WO2022211269A1 - Battery protection unit and control method for battery protection unit - Google Patents

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line
battery
gate
circuit breaker
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심정욱
윤동진
강성희
송웅협
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엘에스일렉트릭 (주)
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Definitions

  • the present invention relates to a battery protection unit (BPU).
  • BPU battery protection unit
  • a battery protection device is a device for protecting a battery system used in an energy storage system (ESS), etc., and a battery system formed in a rack or module unit, and the battery system It can be configured to include a rack battery management system (Rack Battery Management System, RBMS) to protect the.
  • ESS energy storage system
  • RBMS rack Battery Management System
  • the rack battery management system manages the charge/discharge mode conversion of the battery system, and may perform voltage, current and temperature monitoring for protection of the battery system. And by blocking the current output from the battery system or flowing into the battery system according to the monitoring result, the load is protected from the short-circuit current flowing from the battery system in case of a power conditioning system (PCS) failure, or the power It is possible to protect the battery system from a fault current such as a short circuit or a ground fault that is introduced due to an accident occurring in the line between the conversion device (PCS) and the battery system.
  • PCS power conditioning system
  • the battery protection device is a breaker for wiring (Mold Cased Circuit Breaker, MCCB) that blocks the line by opening the circuit when an overcurrent is detected, and is fused by the heat generated by the overcurrent to break the battery system into the line
  • MCCB Mold Cased Circuit Breaker
  • a fuse that insulates from it may be provided.
  • the circuit breaker and the fuse may be disposed between the line to which the load is connected and the battery system to prevent overcurrent generated in the battery system or the line from flowing into the load or the battery system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of a typical battery protection device 100 in which a circuit breaker and a fuse for wiring are disposed between the battery system and the line as described above.
  • a typical battery protection device 100 includes a battery system 110 including a battery rack 111 in which a plurality of batteries or cells are stacked in a rack form, and a load. can be connected between the connected lines (DC link + terminal (DC link +, 190), DC link negative terminal (DC link -, 191)).
  • the positive terminal (+) and the DC link positive terminal 190 of the battery rack 111 may be connected through the first fuse 121 and the first MCCB 131 , and the negative terminal of the battery system 111 .
  • the terminal (-) and the minus terminal 191 of the DC link may be connected through the second fuse 122 and the second MCCB 132 .
  • a pre charge relay 150 may be provided between the first MCCB 131 and the DC link plus terminal 190 .
  • the precharge relay 150 may include a plurality of first contactors 151 and 152 connected in parallel to each other, and any one of the first contactors 152 includes a resistor 153 of a predetermined size and They may be connected to form a bypass circuit that suppresses an inrush current generated when a load or a battery is initially connected.
  • a second contactor 160 may be provided between the second MCCB 132 and the minus end 191 of the DC link.
  • the first and second MCCBs 131 and 132 further include an under voltage trip coil (UVT) 140 so that the trip state is maintained at a voltage below the operating voltage (eg, rated voltage).
  • UVT under voltage trip coil
  • an ammeter 180 may be provided between the pre-charge relay 150 and the DC link plus terminal 190 . And according to the current between the battery system 100 and the line (DC link +, 190) sensed by the ammeter 180, the first and second MCCBs 131 and 132, and An RBMS 170 for controlling the plurality of first contactors 151 and 152 and the second contactor 160 may be provided.
  • the fuses 121 and 122 are fused by the heat generated according to the inflow of the overcurrent and the battery system 111 or Primary protection for the loads connected to the line can be achieved.
  • the first and second MCCBs 131 and 132 open the circuit to cut off the line connection between the load and the battery, while the battery system 111 or the loads. Secondary protection can be achieved.
  • the connection between the battery system 111 and the line is cut by fusing.
  • the connection between the battery system 111 and the line may be restored. Therefore, even if the accident in the line is corrected and the state of the current flowing from the line is restored, the connection between the battery system 111 and the line is not automatically restored, and accordingly, the blocking operation of the battery protection device 100 is performed. There is a problem that a user's manual operation is required for replacing the fuse every time it occurs.
  • An object of the present invention is to solve the above problems and other problems, and a battery capable of preventing a fault current generated due to a short circuit of a battery or an accident of a line from flowing into a load or a battery before the fuse is completely blown.
  • a protection device and a method for controlling the battery protection device are provided.
  • the present invention prevents the burnout of the fuse from a fault current caused by a short circuit of a battery or an accident of a line, so that the connection between the battery system and the line is automatically restored according to the restoration of the current state without the manual operation of the user for replacing the fuse.
  • An object of the present invention is to provide a battery protection device and a method for controlling the battery protection device.
  • the battery protection device is disposed between the battery system and the line, and according to the voltage applied to the gate terminal, the battery system and the line
  • a semiconductor circuit breaker including a semiconductor switch for electrically connecting or insulating therebetween, a cut-off switch for physically connecting or disconnecting between the semiconductor circuit breaker and a line, and when the battery system is connected to the line, the battery system
  • a gate driver applying the gate voltage is controlled to insulate the battery system from the line, and the semiconductor circuit breaker is physically separated from the line by controlling the cutoff switch.
  • It is characterized in that it comprises a rack battery management system (Rack Battery Management System, RBMS) to separate.
  • RBMS Rack Battery Management System
  • the semiconductor circuit breaker is connected in series with a first semiconductor switch in which a source terminal and a drain terminal are disposed to form a current flow from the battery system to the line, and the first semiconductor switch,
  • a second semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed so as to form a current flow from the line to the battery system, and a second semiconductor switch for applying a gate voltage to the gate terminal of the first semiconductor switch under the control of the rack battery management system
  • a first gate driver and a second gate driver for applying a gate voltage to the gate terminal of the second semiconductor switch, wherein the rack battery management system is physically connected to the line through the semiconductor circuit breaker
  • the rack battery management system is physically connected to the line through the semiconductor circuit breaker
  • the rack battery management system controls the battery system to operate in any one of a discharge mode in which current is output from the battery system or a charging mode in which the battery system is supplied with current from the line, and the According to a current sensing result, any one of the first and second gate drivers is controlled to apply a gate voltage less than the preset voltage, and the gate voltage is controlled according to the current sensing result.
  • the driver is characterized in that it is different depending on the operation mode of the battery system.
  • the rack battery management system controls the first gate driver to apply a gate voltage less than the preset voltage when the battery system is in a discharging mode, and when the battery system is in a charging mode , and controlling the second gate driver to apply a gate voltage less than the preset voltage.
  • the first and second semiconductor switches include an N-channel MOSFET device in which a source terminal and a drain terminal are disposed in opposite directions to each other, and the current flow of the N-channel MOSFET device It is characterized in that it is formed to include a diode disposed in the opposite direction, respectively.
  • the semiconductor circuit breaker includes a current sensor sensing a current flowing between the battery system and the line, and the current sensor is a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR). characterized.
  • the positive terminal (+) and the negative terminal (-) of the battery system are respectively connected to the semiconductor switch via a fuse.
  • the preset voltage is a threshold voltage for conducting an input terminal and an output terminal of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch.
  • the battery protection device of the rack battery management system by controlling a cut-off switch disposed between the semiconductor circuit breaker and the line, and physically connecting the battery system and the line, the rack battery management system to the semiconductor circuit breaker Controlling a semiconductor switch provided to electrically connect between the battery system and the line, and the rack battery management system, detecting an overcurrent of a preset size or more from the current flowing between the battery system and the line and, by the rack battery management system, controlling a gate driver applying a gate voltage to the semiconductor switch according to the detection result to insulate between the battery system and the line, and the rack battery management system, the blocking and physically separating the semiconductor circuit breaker from the line by controlling a switch.
  • the semiconductor circuit breaker is connected in series with a first semiconductor switch in which a source terminal and a drain terminal are disposed to form a current flow from the battery system to the line, and the first semiconductor switch,
  • a second semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed so as to form a current flow from the line to the battery system, and a second semiconductor switch for applying a gate voltage to the gate terminal of the first semiconductor switch under the control of the rack battery management system and a first gate driver and a second gate driver for applying a gate voltage to a gate terminal of the second semiconductor switch.
  • the electrically connecting between the battery system and the line includes driving the battery system in any one of a discharging mode and a charging mode, and according to the operating mode of the battery system. and controlling at least one of the first and second gate drivers to apply a gate voltage equal to or higher than a preset threshold voltage.
  • the step of controlling the gate driver to insulate between the battery system and the line includes using different gate drivers to apply a gate voltage less than a preset threshold voltage according to an operation mode of the battery system. It is characterized in that it is a step to control.
  • controlling of different gate drivers according to the operation mode of the battery system may include applying a gate voltage less than the threshold voltage when the battery system is driven in a discharge mode. controlling the driver; and controlling the second gate driver to apply a gate voltage less than the threshold voltage when the battery system is driven in a charging mode.
  • controlling the gate driver to insulate between the battery system and the line may include applying a gate voltage less than a preset threshold voltage to both the first gate driver and the second gate driver. It is characterized in that it is a step to control.
  • the semiconductor circuit breaker includes a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR) as a current sensor, and the detecting of the overcurrent includes the battery system and the GMR sensor. It is characterized in that the step of detecting the overcurrent from the current flowing between the lines.
  • GMR Giant MagnetoResistance
  • the present invention by connecting the battery system and the line through a semiconductor switch, the time for which the line connection is cut off after the detection of the fault current can be greatly reduced. Accordingly, the present invention has an effect that it is possible to prevent damage to the load or the battery due to the inflow of the fault current.
  • the present invention connects the battery system and the line through a semiconductor switch, so that the battery system and the line can be insulated before the fuse is blown when a fault current occurs. Accordingly, there is an effect that the connection between the battery system and the line can be automatically restored as the current state is restored without replacing the fuse.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing the structure of a typical battery protection device.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery protection device in which a battery system and a line are connected through semiconductor switches according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a structure of semiconductor switches connecting a battery system and a line in the battery protection device shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a graph showing the overcurrent detection performance of the GMR sensor provided in the battery protection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation process of an RBMS provided in a battery protection device according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention is a power semiconductor having a high-speed switching frequency instead of a circuit breaker for wiring that requires a relatively long time to break the circuit like the conventional MCCB.
  • a semiconductor circuit breaker Solid State Circuit Breaker, SSCB
  • SSCB Solid State Circuit Breaker
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery protection device 200 in which a battery system and a line are connected through semiconductor switches according to an embodiment of the present invention.
  • the battery protection device 200 includes a battery system 110 including a battery rack 111 in which a plurality of batteries or cells are stacked in a rack form. ) and the line (DC link + terminal (DC link +, 190), DC link negative terminal (DC link -, 191)) to which the load is connected is a circuit breaker including semiconductor switches, that is, a semiconductor circuit breaker (SSCB) 220 ) can be connected via
  • a circuit breaker including semiconductor switches that is, a semiconductor circuit breaker (SSCB) 220
  • the positive terminal (+) and the negative terminal (-) of the battery system 110 may be respectively connected to the semiconductor circuit breaker 220, and the positive terminal (+) of the battery system 110 and the semiconductor circuit breaker ( 220 may be connected through the first fuse 121 , and the negative terminal ( ⁇ ) of the battery system 110 may be connected to the semiconductor circuit breaker 220 through the second fuse 122 .
  • the first fuse 121 and the second fuse 2 are for protecting the battery system 110 by melting when an overcurrent is introduced, and in an exceptional situation such as a failure or abnormal operation of the semiconductor circuit breaker 220 , the battery It may be to protect the system 111 .
  • the DC Link positive terminal (+) 190 and the DC Link negative terminal (-) 191 may be respectively connected to the semiconductor circuit breaker 220 .
  • the DC Link positive terminal (+) 190 may be connected to the positive terminal (+) of the battery system 110 through the semiconductor circuit breaker 220 .
  • the DC Link negative terminal (-) 191 may be connected to the negative terminal (-) of the battery system 110 through the semiconductor circuit breaker 220 .
  • the DC Link positive terminal (+) 190 and the semiconductor circuit breaker 220 may be connected through a first cut-off switch 231 , and the DC Link negative terminal (-) 191 and the semiconductor circuit breaker 220 . may be connected through the second blocking switch 232 .
  • the first cut-off switch 231 and the second cut-off switch 232 are connected between a line (DC link plus terminal (+) 190, DC link minus terminal (-) 191 ) and the semiconductor circuit breaker 220 . It may be a switch for physically disconnecting the connection.
  • the first cut-off switch 231 and the second cut-off switch 232 are mechanical switches that require a relatively long time to break the circuit, but are switches that can physically block the connection between the line and the battery system 110 , and the fault current
  • the semiconductor switch unit of the semiconductor circuit breaker 220 having a high switching speed primarily blocks the electrical connection between the line and the battery system 110, then secondarily blocks the physical connection, more It is possible to safely protect the battery system 110 and the load from burnout.
  • the rack battery management system (Rack Battery Management System, hereinafter RBMS) 210 serving as a control unit of the battery protection device 200 manages the charge/discharge mode conversion of the battery system 110, the battery system For protection of 110, voltage, current and temperature monitoring may be performed.
  • RBMS Riv Battery Management System
  • the semiconductor circuit breaker 220 may be controlled to block the current output from the battery system 110 or flowing into the battery system 110 . That is, the RBMS 210 controls the semiconductor circuit breaker 220 to control the current flowing into the battery system 110 from the lines (DC link positive terminal (+) 190, DC link negative terminal (-) 191) and A current output from the battery system 110 to the line may be sensed, and it may be determined whether a fault current has occurred based on the current sensing result.
  • the semiconductor switch unit of the semiconductor circuit breaker 220 is controlled to cut off the electrical connection between the line and the battery system 110 , and then the first and second cut-off switches 231 and 232 are controlled to control the battery system. 110 may be physically separated from the line.
  • the RBMS 210 is a fan switch 290 for turning on/off the operation of the BPU fan 292 for cooling the battery protection device 200 and the module fan 291 for cooling the battery system 110 .
  • the battery protection device 200 In order to drive the RBMS 210 , the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention provides power (eg, SSCB/RBMS POWER) for driving the RBMS 210 and the semiconductor circuit breaker 220 from an external power source. 24V) may be supplied, and the external power may be configured to supply driving power (eg, FAN POWER 24V) for driving the BPU fan 292 and the module fan 291 .
  • power eg, SSCB/RBMS POWER
  • 24V may be supplied, and the external power may be configured to supply driving power (eg, FAN POWER 24V) for driving the BPU fan 292 and the module fan 291 .
  • the RBMS 220 may control the overall operation of the semiconductor circuit breaker 220 .
  • the RBMS 220 may be a control unit of the semiconductor circuit breaker 220 , and in this case, the control unit of the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention functions as a control unit of the semiconductor circuit breaker 220 . can do.
  • the semiconductor circuit breaker 220 includes a battery system 110 and a line (DC link positive terminal (+) 190, DC link negative terminal (-) 191). ), a semiconductor switch unit 310 including a first semiconductor switch 311 and a second semiconductor switch 312 that can be turned on/off and are connected in series with each other, It may be configured to include first and second blocking switches 231 and 232 , first and second gate drivers 341 and 342 , an overvoltage suppressor 330 , a current sensor 350 , and an RBMS 210 . .
  • the semiconductor circuit breaker 220 may be formed to block both the current flow from the battery system 110 to the line as well as the current flow from the line to the battery system 110 .
  • the first semiconductor switch 111 and the second semiconductor switch 112 as shown in FIG. 3 , a source and a drain may be disposed in opposite directions to each other.
  • the first semiconductor switch 311 and the second semiconductor switch 312 may be semiconductor switches formed of an N-channel MOSFET device.
  • the first semiconductor switch 311 and the second semiconductor switch 312 include first and second diodes disposed in the opposite direction to the current flow to prevent damage to the MOSFET device due to reverse voltage when the circuit is cut off by the fault current. 321, 322) may be further included. In this case, the anode and cathode of each of the first and second diodes 321 and 322 may be connected to a source terminal and a drain terminal of each of the MOSFET devices 311 and 312 .
  • the first diode 321 is connected in parallel with the MOSFET device of the first semiconductor switch 311 and the current flowing from the positive terminal (+) of the battery system 110 to the DC link positive terminal (+) 190 and It may be arranged in the reverse direction.
  • the second diode 122 is connected in parallel with the MOSFET device of the second semiconductor switch 112 so that the current flowing from the positive terminal (+) 190 of the DC link to the positive terminal (+) of the battery system 110 and It may be arranged in the reverse direction.
  • the semiconductor circuit breaker 10 includes the first semiconductor switch 111 and the second semiconductor switch 112 configured in a complementary symmetric shape to block all fault currents flowing in both directions. can be formed to
  • the overvoltage suppressor 330 may prevent overvoltage from being formed at both ends of the semiconductor switch unit 310 due to residual current when the semiconductor circuit breaker 220 cuts off the circuit due to the fault current.
  • the overvoltage suppressor 330 may include a snubber circuit or a device for suppressing overvoltage, for example, a Transient Voltage Suppressor (TVS) device.
  • the overvoltage suppressor 330 may include free wheeling circuits formed of at least one diode and a resistor and connected to both ends of the semiconductor switch 310 , respectively.
  • the current sensor 350 may detect a magnitude of a current flowing into the semiconductor circuit breaker 220 or a current output through the semiconductor circuit breaker 220 .
  • a signal indicating the occurrence of the overcurrent may be transmitted to the RBMS 210 serving as a control unit of the semiconductor circuit breaker 220 .
  • the current sensor 350 is disposed between the semiconductor switch unit 310 and the DC link plus terminal (+) 190 , and the battery system 110 is output from the semiconductor switch unit 310 to a load through a line. can measure the magnitude of the output current. Alternatively, the current sensor 350 may measure the magnitude of the input current flowing from the DC link positive terminal (+) 190 for charging the battery system 110 .
  • the current sensor 350 measures the magnitude of the output current and the input current, between the semiconductor switch unit 310 and the DC link positive terminal (+) 190 as well as the negative terminal of the battery system 110 . It may be disposed between (-) (or the second fuse 122 connected to the negative terminal (-) of the battery system 110 ) and the negative terminal (-) 191 of the DC link.
  • the first and second gate drivers 341 and 342 are respectively gated to the gate terminals of the first and second semiconductor switches 311 and 312 constituting the semiconductor switch unit 310 under the control of the RBMS 210 .
  • voltage can be applied.
  • the resistance of the output terminals of the first and second semiconductor switches 111 and 112 becomes smaller than that of the input terminals, and accordingly The input terminals and output terminals of the first and second semiconductor switches 111 and 112 are electrically connected, so that the positive terminal (+) of the battery system 110 and the DC link positive terminal (+) 190 are electrically connected.
  • the first and second gate drivers 341 and 342 apply a gate voltage lower than a preset threshold voltage to the gate terminals of the first and second semiconductor switches 311 and 312 or do not apply a gate voltage.
  • the output terminal resistance of the first and second semiconductor switches 311 and 312 may be equal to or greater than the input terminal resistance.
  • the input and output terminals of the first and second semiconductor switches 311 and 312 may not conduct, and the positive terminal (+) of the battery system 110 and the DC link positive terminal (+) 190 are electrically separated. (isolated) and the connection may be interrupted.
  • the RBMS 210 may control the overall operation of the battery protection apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the RBMS 210 manages charging/discharging mode switching of the battery system 110, and controls the semiconductor circuit breaker 220 to electrically and physically connect the battery system 110 and the line. have.
  • the RBMS 210 may physically connect the battery system 110 and the line (DC Link plus terminal (+) 190) by first controlling the first and second cut-off switches 231 and 232 .
  • the RBMS 210 may control each of the gate drivers 341 and 342 to apply a voltage greater than a preset threshold voltage to the gate terminals of each of the semiconductor switches 311 and 312 .
  • the output terminal resistance of each of the semiconductor switches 311 and 312 is reduced by the applied gate voltage, and accordingly, the battery system 110 and the line (DC Link plus terminal (+) 190) are connected to the semiconductor switches 111 , 112) may be electrically connected through at least one of.
  • the RBMS 210 may perform current monitoring through the current sensor 350 to protect the battery system 110 .
  • the RBMS 210 is applied to the gate terminal of each of the semiconductor switches 311 and 312 at a voltage lower than a preset threshold voltage.
  • Each of the gate drivers 341 and 342 may be controlled to apply or not to apply a gate voltage.
  • each semiconductor switch 311, 312 becomes larger than the input terminal resistance, and the battery system 110 and the line (DC Link positive terminal (+) 190) may be electrically disconnected. have.
  • the RBMS 210 when the electrical connection between the battery system 110 and the line is cut off, the RBMS 210 is physically separated between the battery system 110 and the line (DC Link plus terminal (+) 190), the first and second cut-off switches 231 and 232 can be controlled. Accordingly, when a fault current is detected as a result of the current monitoring, the battery system 110 and the line may be electrically and physically cut off.
  • the electrical blocking may be achieved by adjusting the gate voltage applied to the gate terminals of each of the semiconductor switches 311 and 312 . Therefore, when a fault current occurs, the connection between the battery system 110 and the line may be cut off within a very short time.
  • a fuse (first fuse) disposed between the positive terminal (+) of the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system 110 and between the negative terminal (-) of the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system 110 . (121), the second fuse 122) may cut off the connection between the battery system 110 and the line before being blown by the fault current.
  • the first fuse 121 and the second fuse 122 can be protected, and even when the connection between the battery system 110 and the line is cut off due to a fault current, the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system ( A connection state between the positive terminal (+) of 110 , and the negative terminal (-) of the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system 110 may be maintained.
  • the RBMS 210 is the gate drivers 341 and 342 of the semiconductor circuit breaker 220 . ) and the first and second cut-off switches 231 and 232, by reconnecting the battery system 111 and the line, the battery system 111 and the line (DC Link plus terminal (+) 190) , the DC Link minus terminal (-) (191)) can be automatically restored.
  • the current sensor 350 may be a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR).
  • GMR Giant MagnetoResistance
  • the GMR sensor is a sensor using a phenomenon that a change in magnetoresistance of several tens% (about 70%) occurs in a multilayer thin film structure composed of a ferromagnetic thin film and a nonmagnetic metal thin film. Similarly, it is possible to detect the magnitude of the current in a non-contact manner.
  • FIG. 4 is a graph showing the overcurrent detection performance of the GMR sensor.
  • the time required to detect the overcurrent is very short as 1.5.
  • the time for detecting the overcurrent is very short, it has better current detection performance than the Hall sensor.
  • the current can be measured in a non-contact manner like a Hall sensor, there is an advantage in that the influence of noise caused by the line can be reduced.
  • the battery protection device 200 uses a semiconductor circuit breaker 220 including a power semiconductor such as a MOSFET instead of a mechanical wiring breaker such as a conventional MCCB.
  • a circuit connection between the battery system 110 and the line may be controlled. Therefore, the controller of the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention, that is, the RBMS 210 may perform a control function of the semiconductor circuit breaker 220 .
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation process in which the RBMS 210 provided in the battery protection device according to an embodiment of the present invention controls the semiconductor circuit breaker 220 as described above.
  • the RBMS 210 may drive the battery system 110 in a discharging mode or a charging mode by driving a power converter (PCS) or the like.
  • PCS power converter
  • the RBMS 210 first controls the first cut-off switch 231 and the second cut-off switch 232 to control the battery system 110 and the line (DC link positive terminal (+) 190, DC Link negative terminal (-) ) ( 191 )) can be physically connected ( S500 ).
  • the battery system 110 and the line (DC link positive terminal (+) 190, DC Link negative terminal (-) 191) are physically and electrically connected, and output from the battery system 110
  • the current being supplied to the load through the line (when operating in the discharge mode), or the current flowing through the line is input to the battery system 110 to charge the batteries forming the battery rack 111 It can be done (when operating in charging mode).
  • the RBMS 210 has an overcurrent exceeding the preset rated current from the battery system 110 through the current sensor 350. It is possible to detect whether an overcurrent exceeding the rated current is outputted from the line or from the line.
  • the RBMS 210 may detect whether the current flowing between the currently connected battery system 110 and the line is an overcurrent through the current sensor 350 ( S504 ).
  • the RBMS 210 may maintain a state in which the current battery system 110 and the line are connected as it is, and may maintain a state in which the overcurrent is detected.
  • the RBMS 210 controls at least one of the first gate driver 341 and the second gate driver 342 to control the gate of at least one of the first and second semiconductor switches 311 and 312 .
  • a gate voltage less than a preset threshold voltage may be applied to the terminal, or a gate voltage may not be applied (S506).
  • the RBMS 210 may control both the first gate driver 341 and the second gate driver 342 to apply a gate voltage less than the threshold voltage or not to apply a gate voltage.
  • the RBMS 210 applies a gate voltage less than the threshold voltage to either one of the first gate driver 341 and the second gate driver 342 according to the current driving mode of the battery protection device 200 , or It is also possible to control so that no voltage is applied.
  • the RBMS 210 may control only the first gate driver 341 .
  • the input terminal and the output terminal of the second semiconductor switch 312 are maintained in an electrically conductive state.
  • an input terminal and an output terminal of the first semiconductor switch 311 may be electrically insulated.
  • the first diode 321 is the current flow from the positive terminal (+) of the battery system 110 to the DC Link positive terminal (+) 190 and placed in the reverse direction.
  • the positive terminal (+) and the DC Link positive terminal (+) 190 of the battery system 110 may be electrically insulated.
  • the RBMS 210 may control only the second gate driver 342 . In this case, since a gate voltage equal to or greater than the threshold voltage is still applied to the gate terminal of the first semiconductor switch 311 , the input terminal and the output terminal of the first semiconductor switch 311 are maintained in an electrically conductive state.
  • an input terminal and an output terminal of the second semiconductor switch 312 may be electrically insulated.
  • a second diode 322 is connected to the current flow from the DC Link positive terminal (+) 190 to the positive terminal (+) of the battery system 110 and placed in the reverse direction.
  • the DC Link positive terminal (+) 190 and the positive terminal (+) of the battery system 110 may be electrically insulated.
  • the RBMS 210 controls the first and second cut-off switches 231 and 232 to control the battery system 110 .
  • ) between the positive terminal (+) and the DC Link positive terminal (+) (190) and between the negative terminal (-) of the battery system 110 and the DC Link negative terminal (-) (191) can be physically insulated.
  • the semiconductor circuit breaker 220 may electrically and physically block the battery system 110 from the line under the control of the RBMS 210 .
  • the present invention described above can be implemented as computer-readable code on a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc.
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Disk
  • SDD Silicon Disk Drive
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Compact Disc
  • CD-ROM Compact Disk Read Only Memory
  • magnetic tape floppy disk
  • optical data storage device etc.
  • carrier wave eg, transmission over the Internet

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Abstract

The present invention comprises: a solid-state circuit breaker, which is arranged between a battery system and a line and includes a semiconductor switch for providing an electrical connection or insulation between the battery system and the line according to the voltage applied to a gate terminal; an interrupter switch for providing a physical connection or separation between the solid-state circuit breaker and the line; and a rack battery management system which controls a gate driver applying the gate voltage, so as to provide insulation between the battery system and the line according to the result of sensing a current flowing between the battery system and the line, and which controls the interrupter switch to physically separate the solid-state circuit breaker from the line.

Description

배터리 보호 장치 및 그 배터리 보호 장치의 제어 방법Battery protection device and method of controlling the battery protection device
본 발명은 배터리 보호 장치(Battery Protection Unit, 이하 BPU)에 대한 것이다. The present invention relates to a battery protection unit (BPU).
일반적으로 배터리 보호 장치(BPU)는 에너지 저장 시스템(Energy storage System, ESS) 등에서 사용되는 배터리 시스템을 보호하기 위한 장치로서, 랙(Rack) 또는 모듈(module) 단위로 형성된 배터리 시스템과, 상기 배터리 시스템을 보호하는 랙 배터리 관리 시스템(Rack Battery Management System, RBMS)을 포함하여 구성될 수 있다. In general, a battery protection device (BPU) is a device for protecting a battery system used in an energy storage system (ESS), etc., and a battery system formed in a rack or module unit, and the battery system It can be configured to include a rack battery management system (Rack Battery Management System, RBMS) to protect the.
상기 랙 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 시스템의 충/방전 모드 전환을 관리하며, 상기 배터리 시스템의 보호를 위해 전압, 전류 및 온도 모니터링 등을 수행할 수 있다. 그리고 모니터링 결과에 따라 상기 배터리 시스템에서 출력되거나 또는 배터리 시스템으로 유입되는 전류를 차단하여, 전력 변환 장치(Power Conditioning System, PCS) 고장시 배터리 시스템에서 유입되는 단락 전류로부터 부하를 보호하거나, 또는 상기 전력 변환 장치(PCS)와 배터리 시스템 간 선로에서 발생한 사고에 의해 유입되는 단락 또는 지락 등의 사고 전류로부터 배터리 시스템을 보호할 수 있다. 이러한 차단 기능을 위해 상기 배터리 보호 장치는, 과전류가 검출되는 경우 전로를 개방(open)하여 선로를 차단하는 배선용 차단기(Molded Cased Circuit Breaker, MCCB), 및 과전류 발생하는 열에 의해 용단되어 배터리 시스템을 선로로부터 절연시키는 퓨즈(Fuse)를 구비할 수 있다. 그리고 상기 배선용 차단기와 퓨즈는 부하가 연결된 상기 선로와 배터리 시스템 사이에 배치되어, 상기 배터리 시스템 또는 선로에서 발생한 과전류가, 부하 또는 상기 배터리 시스템으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. The rack battery management system manages the charge/discharge mode conversion of the battery system, and may perform voltage, current and temperature monitoring for protection of the battery system. And by blocking the current output from the battery system or flowing into the battery system according to the monitoring result, the load is protected from the short-circuit current flowing from the battery system in case of a power conditioning system (PCS) failure, or the power It is possible to protect the battery system from a fault current such as a short circuit or a ground fault that is introduced due to an accident occurring in the line between the conversion device (PCS) and the battery system. For this blocking function, the battery protection device is a breaker for wiring (Mold Cased Circuit Breaker, MCCB) that blocks the line by opening the circuit when an overcurrent is detected, and is fused by the heat generated by the overcurrent to break the battery system into the line A fuse that insulates from it may be provided. In addition, the circuit breaker and the fuse may be disposed between the line to which the load is connected and the battery system to prevent overcurrent generated in the battery system or the line from flowing into the load or the battery system.
도 1은 이처럼 배터리 시스템과 선로 사이에 배선용 차단기와 퓨즈가 배치된 통상적인 배터리 보호 장치(100)의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating the structure of a typical battery protection device 100 in which a circuit breaker and a fuse for wiring are disposed between the battery system and the line as described above.
도 1을 참조하여 살펴보면, 통상적인 배터리 보호 장치(100)는, 복수의 배터리 또는 셀(cell)이 랙(Rack) 형태로 적층된 배터리 랙(111)을 구비하는 배터리 시스템(110)과, 부하가 연결된 선로(디시링크 플러스단(DC link +, 190), 디시링크 마이너스단(DC link -, 191)) 사이를 연결할 수 있다. 이 경우 상기 배터리 랙(111)의 플러스단(+)과 디시링크 플러스단(190)은 제1 퓨즈(121) 및 제1 MCCB(131)를 통해 연결될 수 있으며, 상기 배터리 시스템(111)의 마이너스단(-)과 디시링크 마이너스단(191)은 제2 퓨즈(122) 및 제2 MCCB(132)를 통해 연결될 수 있다. Referring to FIG. 1 , a typical battery protection device 100 includes a battery system 110 including a battery rack 111 in which a plurality of batteries or cells are stacked in a rack form, and a load. can be connected between the connected lines (DC link + terminal (DC link +, 190), DC link negative terminal (DC link -, 191)). In this case, the positive terminal (+) and the DC link positive terminal 190 of the battery rack 111 may be connected through the first fuse 121 and the first MCCB 131 , and the negative terminal of the battery system 111 . The terminal (-) and the minus terminal 191 of the DC link may be connected through the second fuse 122 and the second MCCB 132 .
또한 상기 제1 MCCB(131)과 디시링크 플러스단(190) 사이에는 프리 차지 릴레이(Pre charge relay)(150)가 구비될 수 있다. 상기 프리 차지 릴레이(150)는 서로 병렬 연결된 복수의 제1 접촉기(main Contactor)(151, 152)를 포함할 수 있으며, 상기 어느 하나의 제1 접촉기(152)는 소정 크기의 저항(153)과 연결되어 부하 또는 배터리의 초기 연결 시에 발생하는 돌입 전류를 억제하는 바이패스 전로를 형성할 수 있다. 그리고 상기 제2 MCCB(132)와 디시링크 마이너스단(191) 사이에는 제2 접촉기(160)가 구비될 수 있다. 또한 제1 및 제2 MCCB(131, 132)는 부족전압 트립 코일(Under Voltage Tripcoil, UVT)(140)을 더 포함하여, 동작 전압(예 : 정격 전압) 이하의 전압에서는 트립 상태가 유지되도록 형성될 수 있다. Also, a pre charge relay 150 may be provided between the first MCCB 131 and the DC link plus terminal 190 . The precharge relay 150 may include a plurality of first contactors 151 and 152 connected in parallel to each other, and any one of the first contactors 152 includes a resistor 153 of a predetermined size and They may be connected to form a bypass circuit that suppresses an inrush current generated when a load or a battery is initially connected. A second contactor 160 may be provided between the second MCCB 132 and the minus end 191 of the DC link. In addition, the first and second MCCBs 131 and 132 further include an under voltage trip coil (UVT) 140 so that the trip state is maintained at a voltage below the operating voltage (eg, rated voltage). can be
또한 상기 프리 차지 릴레이(150)와 상기 디시링크 플러스단(190) 사이에는 전류계(180)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 전류계(180)에서 감지된, 상기 배터리 시스템(100)과 선로(디시링크 플러스단(DC link +, 190)) 사이의 전류에 따라 상기 제1 및 제2 MCCB(131, 132), 그리고 복수의 제1 접촉기(151, 152) 및 제2 접촉기(160)를 제어하는 RBMS(170)를 구비할 수 있다. Also, an ammeter 180 may be provided between the pre-charge relay 150 and the DC link plus terminal 190 . And according to the current between the battery system 100 and the line (DC link +, 190) sensed by the ammeter 180, the first and second MCCBs 131 and 132, and An RBMS 170 for controlling the plurality of first contactors 151 and 152 and the second contactor 160 may be provided.
이와 같이 형성된 통상적인 배터리 보호 장치(100)의 경우, 단락 전류 또는 사고 전류와 같은 과전류가 발생하면 과전류의 유입에 따라 발생하는 열에 의해 퓨즈들(121, 122)이 용단되면서 배터리 시스템(111) 또는 선로에 연결된 부하들에 대한 1차적인 보호가 이루어질 수 있다. 그리고 2차적으로 RBMS(170)의 제어에 따라 제1 및 제2 MCCB(131, 132)가 전로를 개방하여 부하와 배터리 사이의 선로 연결을 차단하면서, 상기 배터리 시스템(111) 또는 부하들에 대한 2차적인 보호가 이루어질 수 있다. In the case of the conventional battery protection device 100 formed in this way, when an overcurrent such as a short-circuit current or an accident current occurs, the fuses 121 and 122 are fused by the heat generated according to the inflow of the overcurrent and the battery system 111 or Primary protection for the loads connected to the line can be achieved. And secondarily, according to the control of the RBMS 170, the first and second MCCBs 131 and 132 open the circuit to cut off the line connection between the load and the battery, while the battery system 111 or the loads. Secondary protection can be achieved.
그런데 상술한 MCCB와 같은 경우, 기계적 스위치로서 선로를 차단하는데 소요되는 시간이 길다는 문제가 있다. 또한 퓨즈의 경우 완전히 용단되기 전까지는 선로가 연결된 상태가 유지된다는 문제가 있다. 따라서 상기 통상적인 배터리 보호 장치(100)는, 단락 전류 또는 사고 전류 발생 시 상기 MCCB가 선로를 완전히 차단하기 전에 퓨즈가 완전히 용단되지 않으면, 배터리 시스템(111)에서 발생된 단락 전류가 선로를 통해 부하로 유입되거나, 선로의 사고로 인해 발생한 사고 전류가 배터리 시스템(111)으로 유입될 수 있다는 문제가 있다. 그리고 이러한 단락 전류 또는 사고 전류는 배터리 시스템(111) 또는 선로에 연결된 부하의 손상을 유발할 수 있다는 문제가 있다. However, in the case of the above-described MCCB, there is a problem in that the time required to block the line as a mechanical switch is long. In addition, in the case of a fuse, there is a problem that the line remains connected until it is completely blown. Therefore, in the conventional battery protection device 100, if the fuse is not completely blown before the MCCB completely cuts off the line when a short-circuit current or an accident current occurs, the short-circuit current generated in the battery system 111 is loaded through the line. There is a problem that the fault current flowing into the battery system 111 may flow into the battery system 111 . In addition, there is a problem that such a short-circuit current or a fault current may cause damage to the battery system 111 or a load connected to the line.
뿐만 아니라, 상기 퓨즈의 경우 용단에 의해 배터리 시스템(111)과 선로 사이의 연결을 차단하는 것으로, 단락 전류 또는 사고 전류(이하 사고 전류로 통칭하기로 한다)에 의해 퓨즈가 용단되면 이를 교체하여야 상기 배터리 시스템(111)과 선로 사이의 연결이 복구될 수 있다. 따라서 선로에서의 사고가 수습되어 선로로부터 유입되는 전류 상태가 복원된다고 할지라도 상기 배터리 시스템(111)과 선로 사이의 연결이 자동으로 복원되지 않으며, 이에 따라 배터리 보호 장치(100)의 차단 동작이 수행될 때마다, 퓨즈 교체를 위한 사용자의 수작업이 요구된다는 문제가 있다. In addition, in the case of the fuse, the connection between the battery system 111 and the line is cut by fusing. The connection between the battery system 111 and the line may be restored. Therefore, even if the accident in the line is corrected and the state of the current flowing from the line is restored, the connection between the battery system 111 and the line is not automatically restored, and accordingly, the blocking operation of the battery protection device 100 is performed. There is a problem that a user's manual operation is required for replacing the fuse every time it occurs.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 배터리의 단락 또는 선로의 사고로 인해 발생하는 사고 전류가, 퓨즈의 완전 용단 전에 부하 또는 배터리로 유입되는 것을 방지할 수 있는 배터리 보호 장치 및 그 배터리 보호 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above problems and other problems, and a battery capable of preventing a fault current generated due to a short circuit of a battery or an accident of a line from flowing into a load or a battery before the fuse is completely blown. A protection device and a method for controlling the battery protection device are provided.
또한 본 발명은 배터리의 단락 또는 선로의 사고로 인해 발생하는 사고 전류로부터 퓨즈의 소손을 방지하여, 퓨즈 교체를 위한 사용자의 수작업 없이도 전류 상태의 복원에 따라 배터리 시스템과 선로 사이의 연결이 자동으로 복원될 수 있도록 하는 배터리 보호 장치 및 그 배터리 보호 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention prevents the burnout of the fuse from a fault current caused by a short circuit of a battery or an accident of a line, so that the connection between the battery system and the line is automatically restored according to the restoration of the current state without the manual operation of the user for replacing the fuse. An object of the present invention is to provide a battery protection device and a method for controlling the battery protection device.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치는, 배터리 시스템과 선로 사이에 배치되며, 게이트 단자에 인가되는 전압에 따라 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 전기적으로 연결하거나 절연시키는 반도체 스위치를 포함하는 반도체 회로 차단기와, 상기 반도체 회로 차단기와 선로 사이를 물리적으로 연결하거나 또는 분리시키는 차단 스위치 및, 상기 배터리 시스템이 상기 선로에 연결되면, 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류를 센싱한 결과에 따라, 상기 게이트 전압을 인가하는 게이트 드라이버를 제어하여 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하고, 상기 차단 스위치를 제어하여 상기 반도체 회로 차단기를 물리적으로 상기 선로로부터 분리시키는 랙 배터리 관리 시스템(Rack Battery Management System, RBMS)를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to one aspect of the present invention to achieve the above or other object, the battery protection device according to an embodiment of the present invention is disposed between the battery system and the line, and according to the voltage applied to the gate terminal, the battery system and the line A semiconductor circuit breaker including a semiconductor switch for electrically connecting or insulating therebetween, a cut-off switch for physically connecting or disconnecting between the semiconductor circuit breaker and a line, and when the battery system is connected to the line, the battery system According to the result of sensing the current flowing between the line and the line, a gate driver applying the gate voltage is controlled to insulate the battery system from the line, and the semiconductor circuit breaker is physically separated from the line by controlling the cutoff switch. It is characterized in that it comprises a rack battery management system (Rack Battery Management System, RBMS) to separate.
일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 회로 차단기는, 상기 배터리 시스템으로부터 상기 선로로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제1 반도체 스위치와, 상기 제1 반도체 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 선로로부터 상기 배터리 시스템으로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제2 반도체 스위치 및, 상기 랙 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 제1 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제1 게이트 드라이버와, 상기 제2 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제2 게이트 드라이버를 포함하며, 상기 랙 배터리 관리 시스템은, 상기 반도체 회로 차단기를 통해 상기 배터리 시스템이 상기 선로에 물리적으로 연결되는 경우, 기 설정된 전압을 가지는 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버 중 적어도 하나를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the semiconductor circuit breaker is connected in series with a first semiconductor switch in which a source terminal and a drain terminal are disposed to form a current flow from the battery system to the line, and the first semiconductor switch, A second semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed so as to form a current flow from the line to the battery system, and a second semiconductor switch for applying a gate voltage to the gate terminal of the first semiconductor switch under the control of the rack battery management system A first gate driver and a second gate driver for applying a gate voltage to the gate terminal of the second semiconductor switch, wherein the rack battery management system is physically connected to the line through the semiconductor circuit breaker In this case, by controlling at least one of the first and second gate drivers to apply a gate voltage having a preset voltage, the battery system and the line are electrically connected.
일 실시 예에 있어서, 상기 랙 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 시스템으로부터 전류가 출력되는 방전 모드 또는 상기 선로로부터 상기 배터리 시스템이 전류를 공급받는 충전 모드 중 어느 하나로 동작하도록 상기 배터리 시스템을 제어하고, 상기 전류 센싱 결과에 따라, 상기 기 설정된 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버 중 어느 하나의 게이트 드라이버를 제어하며, 상기 전류 센싱 결과에 따라 게이트 전압이 제어되는 어느 하나의 게이트 드라이버는, 상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라 서로 달라지는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the rack battery management system controls the battery system to operate in any one of a discharge mode in which current is output from the battery system or a charging mode in which the battery system is supplied with current from the line, and the According to a current sensing result, any one of the first and second gate drivers is controlled to apply a gate voltage less than the preset voltage, and the gate voltage is controlled according to the current sensing result. The driver is characterized in that it is different depending on the operation mode of the battery system.
일 실시 예에 있어서, 상기 랙 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 시스템이 방전 모드인 경우, 상기 기 설정된 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 게이트 드라이버를 제어하며, 상기 배터리 시스템이 충전 모드인 경우, 상기 기 설정된 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제2 게이트 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the rack battery management system controls the first gate driver to apply a gate voltage less than the preset voltage when the battery system is in a discharging mode, and when the battery system is in a charging mode , and controlling the second gate driver to apply a gate voltage less than the preset voltage.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 및 제2 반도체 스위치는, 소스(source) 단자와 드레인(drain) 단자가 서로 반대 방향으로 배치되는 N channel MOSFET 소자로 이루어지며, 상기 N channel MOSFET 소자의 전류 흐름과 역방향으로 배치되는 다이오드를 각각 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the first and second semiconductor switches include an N-channel MOSFET device in which a source terminal and a drain terminal are disposed in opposite directions to each other, and the current flow of the N-channel MOSFET device It is characterized in that it is formed to include a diode disposed in the opposite direction, respectively.
일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 회로 차단기는, 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센서를 포함하며, 상기 전류 센서는, 거대자기저항 소자(Giant MagnetoResistance, GMR)를 이용하는 GMR 센서임을 특징으로 한다. In an embodiment, the semiconductor circuit breaker includes a current sensor sensing a current flowing between the battery system and the line, and the current sensor is a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR). characterized.
일 실시 예에 있어서, 상기 배터리 시스템의 플러스단(+)과 마이너스단(-)은, 각각 퓨즈를 경유하여 상기 반도체 스위치와 연결되는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the positive terminal (+) and the negative terminal (-) of the battery system are respectively connected to the semiconductor switch via a fuse.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 전압은, 상기 제1 반도체 스위치 또는 제2 반도체 스위치의 입력단과 출력단을 도통시키기 위한 문턱 전압임을 특징으로 한다. In an embodiment, the preset voltage is a threshold voltage for conducting an input terminal and an output terminal of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따라 배터리 시스템과 선로 사이를 연결하는 반도체 회로 차단기를 포함하는 배터리 보호 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 배터리 보호 장치의 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 반도체 회로 차단기와 선로 사이에 배치된 차단 스위치를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 상기 선로 사이를 물리적으로 연결하는 단계와, 상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 반도체 회로 차단기에 구비되는 반도체 스위치를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 상기 선로 사이를 전기적으로 연결하는 단계와, 상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류로부터, 기 설정된 크기 이상의 과전류를 검출하는 단계와, 상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 검출 결과에 따라 상기 반도체 스위치에 게이트 전압을 인가하는 게이트 드라이버를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하는 단계 및, 상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 차단 스위치를 제어하여 상기 반도체 회로 차단기를 물리적으로 상기 선로로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention to achieve the above or other objects, in the control method of a battery protection device including a semiconductor circuit breaker connecting between a battery system and a line according to an embodiment of the present invention, the battery protection device of the rack battery management system, by controlling a cut-off switch disposed between the semiconductor circuit breaker and the line, and physically connecting the battery system and the line, the rack battery management system to the semiconductor circuit breaker Controlling a semiconductor switch provided to electrically connect between the battery system and the line, and the rack battery management system, detecting an overcurrent of a preset size or more from the current flowing between the battery system and the line and, by the rack battery management system, controlling a gate driver applying a gate voltage to the semiconductor switch according to the detection result to insulate between the battery system and the line, and the rack battery management system, the blocking and physically separating the semiconductor circuit breaker from the line by controlling a switch.
일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 회로 차단기는, 상기 배터리 시스템으로부터 상기 선로로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제1 반도체 스위치와, 상기 제1 반도체 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 선로로부터 상기 배터리 시스템으로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제2 반도체 스위치 및, 상기 랙 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 제1 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제1 게이트 드라이버와, 상기 제2 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제2 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the semiconductor circuit breaker is connected in series with a first semiconductor switch in which a source terminal and a drain terminal are disposed to form a current flow from the battery system to the line, and the first semiconductor switch, A second semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed so as to form a current flow from the line to the battery system, and a second semiconductor switch for applying a gate voltage to the gate terminal of the first semiconductor switch under the control of the rack battery management system and a first gate driver and a second gate driver for applying a gate voltage to a gate terminal of the second semiconductor switch.
일 실시 예에 있어서, 상기 배터리 시스템과 상기 선로 사이를 전기적으로 연결하는 단계는, 상기 배터리 시스템을 방전 모드 또는 충전 모드 중 어느 하나의 동작 모드로 구동하는 단계 및, 상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라 기 설정된 문턱 전압 이상의 게이트 전압을 인가하도록, 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the electrically connecting between the battery system and the line includes driving the battery system in any one of a discharging mode and a charging mode, and according to the operating mode of the battery system. and controlling at least one of the first and second gate drivers to apply a gate voltage equal to or higher than a preset threshold voltage.
일 실시 예에 있어서, 상기 게이트 드라이버를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하는 단계는, 상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라, 기 설정된 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 서로 다른 게이트 드라이버를 제어하는 단계임을 특징으로 한다. In an embodiment, the step of controlling the gate driver to insulate between the battery system and the line includes using different gate drivers to apply a gate voltage less than a preset threshold voltage according to an operation mode of the battery system. It is characterized in that it is a step to control.
일 실시 예에 있어서, 상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라, 서로 다른 게이트 드라이버를 제어하는 단계는, 상기 배터리 시스템이 방전 모드로 구동하는 경우, 상기 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 게이트 드라이버를 제어하는 단계 및, 상기 배터리 시스템이 충전 모드로 구동하는 경우, 상기 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제2 게이트 드라이버를 제어하는 단계임을 특징으로 한다. In an embodiment, the controlling of different gate drivers according to the operation mode of the battery system may include applying a gate voltage less than the threshold voltage when the battery system is driven in a discharge mode. controlling the driver; and controlling the second gate driver to apply a gate voltage less than the threshold voltage when the battery system is driven in a charging mode.
일 실시 예에 있어서, 상기 게이트 드라이버를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하는 단계는, 상기 제1 게이트 드라이버와 상기 제2 게이트 드라이버 모두를, 기 설정된 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 제어하는 단계임을 특징으로 한다. In an embodiment, the controlling the gate driver to insulate between the battery system and the line may include applying a gate voltage less than a preset threshold voltage to both the first gate driver and the second gate driver. It is characterized in that it is a step to control.
일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 회로 차단기는, 거대자기저항 소자(Giant MagnetoResistance, GMR)를 이용하는 GMR 센서를 전류 센서로 포함하며, 상기 과전류를 검출하는 단계는, 상기 GMR 센서를 통해 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류로부터 상기 과전류를 검출하는 단계임을 특징으로 한다. In an embodiment, the semiconductor circuit breaker includes a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR) as a current sensor, and the detecting of the overcurrent includes the battery system and the GMR sensor. It is characterized in that the step of detecting the overcurrent from the current flowing between the lines.
본 발명에 따른 배터리 보호 장치 및 상기 배터리 보호 장치의 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the battery protection device and the method for controlling the battery protection device according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 배터리 시스템과 선로 사이를 반도체 스위치를 통해 연결함으로써, 사고 전류의 검출 이후에 선로 연결이 차단되는 시간을 크게 단축할 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명은 사고 전류의 유입으로 인한 부하 또는 배터리의 손상을 방지할 수 있다는 효과가 있다. According to at least one of the embodiments of the present invention, by connecting the battery system and the line through a semiconductor switch, the time for which the line connection is cut off after the detection of the fault current can be greatly reduced. Accordingly, the present invention has an effect that it is possible to prevent damage to the load or the battery due to the inflow of the fault current.
또한 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 배터리 시스템과 선로 사이를 반도체 스위치를 통해 연결함으로써, 사고 전류 발생 시 퓨즈가 용단되기 전에 배터리 시스템과 선로가 절연될 수 있도록 한다. 따라서 퓨즈 교체 없이도 전류 상태가 복원됨에 따라 배터리 시스템과 선로 사이의 연결이 자동으로 복원될 수 있다는 효과가 있다. In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, the present invention connects the battery system and the line through a semiconductor switch, so that the battery system and the line can be insulated before the fuse is blown when a fault current occurs. Accordingly, there is an effect that the connection between the battery system and the line can be automatically restored as the current state is restored without replacing the fuse.
도 1은 통상적인 배터리 보호 장치의 구조를 도시한 회로도이다. 1 is a circuit diagram showing the structure of a typical battery protection device.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 반도체 스위치들을 통해 배터리 시스템과 선로가 연결되는 배터리 보호 장치의 구조를 도시한 회로도이다. 2 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery protection device in which a battery system and a line are connected through semiconductor switches according to an embodiment of the present invention.
도 3은, 도 2에서 도시한 배터리 보호 장치에서, 배터리 시스템과 선로 사이를 연결하는 반도체 스위치들의 구조를 도시한 회로도이다. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a structure of semiconductor switches connecting a battery system and a line in the battery protection device shown in FIG. 2 .
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치에 구비된 GMR 센서의 과전류 검지 성능을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the overcurrent detection performance of the GMR sensor provided in the battery protection device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치에 구비된 RBMS의 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating an operation process of an RBMS provided in a battery protection device according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다It should be noted that technical terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Also, as used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves.
본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, "consisting of." or "includes." The terms such as etc. should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some components or some steps may not be included, or additional components or steps may not be included. It should be construed as being able to include more.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in describing the technology disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the technology disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이하에서 설명되는 각각의 실시 예들 뿐만 아니라, 실시 예들의 조합은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 내지 대체물로서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 해당될 수 있음은 물론이다.In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes. In addition, each of the embodiments described below, as well as combinations of embodiments, are changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention, which may correspond to the spirit and scope of the present invention. .
먼저 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해, 본 발명의 기본 원리를 설명하면 본 발명은, 기존의 MCCB와 같이 회로 차단에 비교적 긴 시간이 요구되는 배선용 차단기 대신에, 고속의 스위칭 주파수를 가지는 전력용 반도체로 이루어지는 반도체 스위치를 포함하여 고속의 회로 차단이 가능한 반도체 회로 차단기(Solid State Circuit Breaker, SSCB)를 이용하여 배터리 시스템(110)과 선로(DC link +(190), DC Link -(191)) 사이를 연결함으로써, 배터리 시스템(111) 또는 선로에서 사고 발생시 보다 짧은 시간 내에 배터리 시스템(110)과 선로(DC link +(190), DC Link -(191)) 사이의 연결이 차단될 수 있도록 한다. 이에 사고 전류로 인해 배터리 시스템(110) 또는 선로에 연결된 부하들의 소손을 방지할 수 있으며, 상기 배터리 시스템(110)에 연결된 퓨즈들이 용단되기 전에 회로를 차단하여 상기 퓨즈들이 용단되는 것을 방지할 수 있도록 한다. First, in order to help a complete understanding of the present invention, the basic principle of the present invention is described. The present invention is a power semiconductor having a high-speed switching frequency instead of a circuit breaker for wiring that requires a relatively long time to break the circuit like the conventional MCCB. Between the battery system 110 and the line (DC link + (190), DC Link - (191)) using a semiconductor circuit breaker (Solid State Circuit Breaker, SSCB) capable of high-speed circuit break including a semiconductor switch made of By connecting , the connection between the battery system 110 and the line (DC link + (190), DC Link - (191)) can be cut within a shorter time when an accident occurs in the battery system 111 or the line. Accordingly, it is possible to prevent the battery system 110 or loads connected to the line from being burned out due to the fault current, and to prevent the fuses from being blown by blocking the circuit before the fuses connected to the battery system 110 are blown. do.
도 2는 이러한 본 발명의 실시 예에 따라 반도체 스위치들을 통해 배터리 시스템과 선로가 연결되는 배터리 보호 장치(200)의 구조를 도시한 회로도이다. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a structure of a battery protection device 200 in which a battery system and a line are connected through semiconductor switches according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)는 복수의 배터리 또는 셀(cell)이 랙(Rack) 형태로 적층된 배터리 랙(111)을 구비하는 배터리 시스템(110)과, 부하가 연결된 선로(디시링크 플러스단(DC link +, 190), 디시링크 마이너스단(DC link -, 191))가 반도체 스위치들을 포함하는 회로 차단기, 즉 반도체 회로 차단기(SSCB)(220)를 통해 연결될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention includes a battery system 110 including a battery rack 111 in which a plurality of batteries or cells are stacked in a rack form. ) and the line (DC link + terminal (DC link +, 190), DC link negative terminal (DC link -, 191)) to which the load is connected is a circuit breaker including semiconductor switches, that is, a semiconductor circuit breaker (SSCB) 220 ) can be connected via
이 경우 상기 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 마이너스단(-)은 각각 반도체 회로 차단기(220)에 연결될 수 있으며, 상기 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 반도체 회로 차단기(220)는 제1 퓨즈(121)를 통해 연결될 수 있고, 상기 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-)과 반도체 회로 차단기(220)는 제2 퓨즈(122)를 통해 연결될 수 있다. In this case, the positive terminal (+) and the negative terminal (-) of the battery system 110 may be respectively connected to the semiconductor circuit breaker 220, and the positive terminal (+) of the battery system 110 and the semiconductor circuit breaker ( 220 may be connected through the first fuse 121 , and the negative terminal (−) of the battery system 110 may be connected to the semiconductor circuit breaker 220 through the second fuse 122 .
상기 제1 퓨즈(121) 및 제2 퓨즈(2)는 과전류 유입시 용단에 의해 배터리 시스템(110)을 보호하기 위한 것으로, 반도체 회로 차단기(220)의 고장 또는 비정상 동작과 같은 예외적 상황에서 상기 배터리 시스템(111)을 보호하기 위한 것일 수 있다. The first fuse 121 and the second fuse 2 are for protecting the battery system 110 by melting when an overcurrent is introduced, and in an exceptional situation such as a failure or abnormal operation of the semiconductor circuit breaker 220 , the battery It may be to protect the system 111 .
한편 상기 DC Link 플러스단(+)(190)과 DC Link 마이너스단(-)(191)은 각각 반도체 회로 차단기(220)에 연결될 수 있다. 상기 DC Link 플러스단(+)(190)은 상기 반도체 회로 차단기(220)를 통해 상기 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 연결될 수 있다. 그리고 상기 DC Link 마이너스단(-)(191)은 상기 반도체 회로 차단기(220)를 통해 상기 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-)과 연결될 수 있다. 상기 DC Link 플러스단(+)(190)과 반도체 회로 차단기(220)는 제1 차단 스위치(231)를 통해 연결될 수 있고, 상기 DC Link 마이너스단(-)(191)과 반도체 회로 차단기(220)는 제2 차단 스위치(232)를 통해 연결될 수 있다. Meanwhile, the DC Link positive terminal (+) 190 and the DC Link negative terminal (-) 191 may be respectively connected to the semiconductor circuit breaker 220 . The DC Link positive terminal (+) 190 may be connected to the positive terminal (+) of the battery system 110 through the semiconductor circuit breaker 220 . In addition, the DC Link negative terminal (-) 191 may be connected to the negative terminal (-) of the battery system 110 through the semiconductor circuit breaker 220 . The DC Link positive terminal (+) 190 and the semiconductor circuit breaker 220 may be connected through a first cut-off switch 231 , and the DC Link negative terminal (-) 191 and the semiconductor circuit breaker 220 . may be connected through the second blocking switch 232 .
상기 제1 차단 스위치(231) 및 제2 차단 스위치(232)는 선로(DC link 플러스단(+)(190), DC link 마이너스단(-)(191))와 반도체 회로 차단기(220) 사이의 연결을 물리적으로 차단하기 위한 스위치일 수 있다. The first cut-off switch 231 and the second cut-off switch 232 are connected between a line (DC link plus terminal (+) 190, DC link minus terminal (-) 191 ) and the semiconductor circuit breaker 220 . It may be a switch for physically disconnecting the connection.
상기 제1 차단 스위치(231) 및 제2 차단 스위치(232)는 기계적 스위치로서 회로 차단에 비교적 긴 시간이 요구되지만 물리적으로 상기 선로와 배터리 시스템(110) 간의 연결을 차단할 수 있는 스위치로서, 사고 전류가 검출되는 경우 고속의 스위칭 속도를 가지는 상기 반도체 회로 차단기(220)의 반도체 스위치부가 1차적으로 선로와 배터리 시스템(110) 간의 전기적 연결을 차단한 이후에, 2차적으로 물리적 연결을 차단하여, 보다 안전하게 배터리 시스템(110) 및 부하를 소손으로부터 보호할 수 있다. The first cut-off switch 231 and the second cut-off switch 232 are mechanical switches that require a relatively long time to break the circuit, but are switches that can physically block the connection between the line and the battery system 110 , and the fault current When is detected, the semiconductor switch unit of the semiconductor circuit breaker 220 having a high switching speed primarily blocks the electrical connection between the line and the battery system 110, then secondarily blocks the physical connection, more It is possible to safely protect the battery system 110 and the load from burnout.
한편 상기 배터리 보호 장치(200)의 제어부 역할을 수행하는 랙 배터리 관리 시스템(Rack Battery Management System, 이하 RBMS)(210)은 상기 배터리 시스템(110)의 충/방전 모드 전환을 관리하며, 상기 배터리 시스템(110)의 보호를 위해 전압, 전류 및 온도 모니터링 등을 수행할 수 있다. On the other hand, the rack battery management system (Rack Battery Management System, hereinafter RBMS) 210 serving as a control unit of the battery protection device 200 manages the charge/discharge mode conversion of the battery system 110, the battery system For protection of 110, voltage, current and temperature monitoring may be performed.
그리고 모니터링 결과에 따라 상기 배터리 시스템(110)에서 출력되거나 또는 배터리 시스템(110)으로 유입되는 전류를 차단하기 위하여 상기 반도체 회로 차단기(220)를 제어할 수 있다. 즉 RBMS(210)는 반도체 회로 차단기(220)를 제어하여 선로(DC link 플러스단(+)(190), DC link 마이너스단(-)(191))로부터 배터리 시스템(110)으로 유입되는 전류 및 배터리 시스템(110)으로부터 상기 선로로 출력되는 전류를 감지할 수 있으며, 전류 감지 결과에 근거하여 사고 전류가 발생하였는지 여부를 판별할 수 있다. In addition, according to the monitoring result, the semiconductor circuit breaker 220 may be controlled to block the current output from the battery system 110 or flowing into the battery system 110 . That is, the RBMS 210 controls the semiconductor circuit breaker 220 to control the current flowing into the battery system 110 from the lines (DC link positive terminal (+) 190, DC link negative terminal (-) 191) and A current output from the battery system 110 to the line may be sensed, and it may be determined whether a fault current has occurred based on the current sensing result.
그리고 판별 결과에 따라 반도체 회로 차단기(220)의 반도체 스위치부를 제어하여 선로와 배터리 시스템(110) 간의 전기적 연결을 차단하고, 이어서 제1 및 제2 차단 스위치(231, 232)를 제어하여 상기 배터리 시스템(110)을 상기 선로로부터 물리적으로 분리시킬 수 있다. And according to the determination result, the semiconductor switch unit of the semiconductor circuit breaker 220 is controlled to cut off the electrical connection between the line and the battery system 110 , and then the first and second cut-off switches 231 and 232 are controlled to control the battery system. 110 may be physically separated from the line.
또한 상기 RBMS(210)는 배터리 보호 장치(200) 내부의 냉각을 위한 BPU 팬(292)과 배터리 시스템(110)의 냉각을 위한 모듈 팬(291)의 구동을 온/오프하는 팬 스위치(290)를 제어할 수 있으며, 상기 BPU 팬(292)과 모듈 팬(291)이 구동되는 경우, BPU 팬(292)과 모듈 팬(291)의 회전속도(예 : RPM(Rotate Per Minute))등을 제어할 수 있다. In addition, the RBMS 210 is a fan switch 290 for turning on/off the operation of the BPU fan 292 for cooling the battery protection device 200 and the module fan 291 for cooling the battery system 110 . can control, and when the BPU fan 292 and the module fan 291 are driven, the rotation speed (eg, RPM (Rotate Per Minute)) of the BPU fan 292 and the module fan 291 is controlled. can do.
이러한 RBMS(210)의 구동을 위해 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)는 외부 전원으로부터 상기 RBMS(210) 및 반도체 회로 차단기(220)의 구동을 위한 전력(예 : SSCB/RBMS POWER 24V)을 공급받을 수 있으며, 상기 외부 전원은 상기 BPU 팬(292)과 모듈 팬(291)의 구동을 위한 구동 전력(예 : FAN POWER 24V)을 공급하도록 형성될 수도 있다. In order to drive the RBMS 210 , the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention provides power (eg, SSCB/RBMS POWER) for driving the RBMS 210 and the semiconductor circuit breaker 220 from an external power source. 24V) may be supplied, and the external power may be configured to supply driving power (eg, FAN POWER 24V) for driving the BPU fan 292 and the module fan 291 .
한편 상술한 바와 같이 RBMS(220)는 반도체 회로 차단기(220)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 따라서 상기 RBMS(220)는 상기 반도체 회로 차단기(220)의 제어부일 수 있으며, 이 경우 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)의 제어부가 상기 반도체 회로 차단기(220)의 제어부 기능을 겸용할 수 있다. Meanwhile, as described above, the RBMS 220 may control the overall operation of the semiconductor circuit breaker 220 . Accordingly, the RBMS 220 may be a control unit of the semiconductor circuit breaker 220 , and in this case, the control unit of the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention functions as a control unit of the semiconductor circuit breaker 220 . can do.
이하 이처럼 배터리 보호 장치(200)의 제어부가 상기 반도체 회로 차단기(220)의 제어부의 기능을 수행하는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)의 구조를, 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다. Hereinafter, the structure of the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention in which the control unit of the battery protection device 200 performs the function of the control unit of the semiconductor circuit breaker 220 will be described with reference to FIG. 3 . do.
도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 회로 차단기(220)는 배터리 시스템(110)과 선로(DC link 플러스단(+)(190), DC link 마이너스단(-)(191)) 사이에, 턴 온(turn on)/턴 오프(turn off)가 가능하며 서로 직렬로 연결되는 제1 반도체 스위치(311)와 제2 반도체 스위치(312)를 포함하는 반도체 스위치부(310), 제1 및 제2 차단 스위치(231, 232), 제1 및 제2 게이트 드라이버(341, 342), 과전압 억제부(330), 전류 센서(350) 및 RBMS(210)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the semiconductor circuit breaker 220 according to an embodiment of the present invention includes a battery system 110 and a line (DC link positive terminal (+) 190, DC link negative terminal (-) 191). ), a semiconductor switch unit 310 including a first semiconductor switch 311 and a second semiconductor switch 312 that can be turned on/off and are connected in series with each other, It may be configured to include first and second blocking switches 231 and 232 , first and second gate drivers 341 and 342 , an overvoltage suppressor 330 , a current sensor 350 , and an RBMS 210 . .
통상적으로 배터리 방전시에는 배터리 시스템(110)으로부터 선로로의 전류 흐름이 형성될 수 있다. 반면 배터리 충전시에는 선로로부터 배터리 시스템(110)으로의 전류 흐름이 형성될 수 있다. 따라서 상기 반도체 회로 차단기(220)는 배터리 시스템(110)으로부터 선로로의 전류 흐름 뿐만 아니라 선로로부터 배터리 시스템(110)으로의 전류 흐름을 모두 차단할 수 있도록 형성될 수 있다. In general, when the battery is discharged, a current flow from the battery system 110 to the line may be formed. On the other hand, when charging the battery, a current flow from the line to the battery system 110 may be formed. Accordingly, the semiconductor circuit breaker 220 may be formed to block both the current flow from the battery system 110 to the line as well as the current flow from the line to the battery system 110 .
이러한 양방향 차단을 위해, 상기 제1 반도체 스위치(111)와 제2 반도체 스위치(112)는, 도 3에서 보이고 있는 바와 같이, 소스(source)와 드레인(drain)이 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다. 이 경우 상기 제1 반도체 스위치(311)와 제2 반도체 스위치(312)는 N-channel MOSFET 소자로 이루어지는 반도체 스위치들일 수 있다.For such bidirectional blocking, the first semiconductor switch 111 and the second semiconductor switch 112, as shown in FIG. 3 , a source and a drain may be disposed in opposite directions to each other. . In this case, the first semiconductor switch 311 and the second semiconductor switch 312 may be semiconductor switches formed of an N-channel MOSFET device.
상기 제1 반도체 스위치(311)와 제2 반도체 스위치(312)는 사고 전류에 의한 회로 차단 시 역전압에 의한 MOSFET 소자의 손상을 방지하기 위해 전류 흐름과 역방향으로 배치되는 제1 및 제2 다이오드(321, 322)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 MOSFET 소자(311, 312) 각각의 소스 단자와 드레인 단자에, 상기 제1 및 제2 다이오드(321, 322) 각각의 양극과 음극이 연결될 수 있다.The first semiconductor switch 311 and the second semiconductor switch 312 include first and second diodes disposed in the opposite direction to the current flow to prevent damage to the MOSFET device due to reverse voltage when the circuit is cut off by the fault current. 321, 322) may be further included. In this case, the anode and cathode of each of the first and second diodes 321 and 322 may be connected to a source terminal and a drain terminal of each of the MOSFET devices 311 and 312 .
따라서 상기 제1 다이오드(321)는 제1 반도체 스위치(311)의 MOSFET 소자와 병렬로 연결되어 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)에서 DC link 플러스단(+)(190)으로 흐르는 전류와 역방향으로 배치될 수 있다. 그리고 상기 제2 다이오드(122)는 제2 반도체 스위치(112)의 MOSFET 소자와 병렬로 연결되어 DC link 플러스단(+)(190)에서 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)으로 흐르는 전류와 역방향으로 배치될 수 있다. Therefore, the first diode 321 is connected in parallel with the MOSFET device of the first semiconductor switch 311 and the current flowing from the positive terminal (+) of the battery system 110 to the DC link positive terminal (+) 190 and It may be arranged in the reverse direction. In addition, the second diode 122 is connected in parallel with the MOSFET device of the second semiconductor switch 112 so that the current flowing from the positive terminal (+) 190 of the DC link to the positive terminal (+) of the battery system 110 and It may be arranged in the reverse direction.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 회로 차단기(10)는, 상보 대칭 형태로 구성된 제1 반도체 스위치(111) 및 제2 반도체 스위치(112)를 구비하여, 양방향으로 흐르는 사고 전류를 모두 차단할 수 있도록 형성될 수 있다. As described above, the semiconductor circuit breaker 10 according to the embodiment of the present invention includes the first semiconductor switch 111 and the second semiconductor switch 112 configured in a complementary symmetric shape to block all fault currents flowing in both directions. can be formed to
한편 과전압 억제부(330)는, 반도체 회로 차단기(220)가 사고 전류에 의한 회로 차단 시, 잔류 전류로 인해 상기 반도체 스위치부(310) 양단에 과전압이 형성되는 것을 방지할 수 있다. Meanwhile, the overvoltage suppressor 330 may prevent overvoltage from being formed at both ends of the semiconductor switch unit 310 due to residual current when the semiconductor circuit breaker 220 cuts off the circuit due to the fault current.
상기 과전압 억제부(330)는 스너버(snubber) 회로 또는 과전압 억제를 위한 소자, 예를 들어 TVS((Transient Voltage Suppressor)) 소자를 포함할 수 있다. 또는 상기 과전압 억제부(330)는, 적어도 하나의 다이오드 및 저항으로 형성되며, 상기 반도체 스위치부(310) 양단에 각각 연결되는 프리휠링(free wheeling) 회로들을 포함할 수 있다. The overvoltage suppressor 330 may include a snubber circuit or a device for suppressing overvoltage, for example, a Transient Voltage Suppressor (TVS) device. Alternatively, the overvoltage suppressor 330 may include free wheeling circuits formed of at least one diode and a resistor and connected to both ends of the semiconductor switch 310 , respectively.
그리고 전류 센서(350)는 반도체 회로 차단기(220)로 유입되는 전류 또는 상기 반도체 회로 차단기(220)를 통해 출력되는 전류의 크기를 감지할 수 있다. 그리고 전류 크기 감지 결과, 기 설정된 크기를 넘는 과전류가 검출되는 경우, 과전류 발생을 알리는 신호를 반도체 회로 차단기(220)의 제어부 역할을 수행하는 RBMS(210)에 전송할 수 있다. In addition, the current sensor 350 may detect a magnitude of a current flowing into the semiconductor circuit breaker 220 or a current output through the semiconductor circuit breaker 220 . In addition, when an overcurrent exceeding a preset size is detected as a result of the detection of the current magnitude, a signal indicating the occurrence of the overcurrent may be transmitted to the RBMS 210 serving as a control unit of the semiconductor circuit breaker 220 .
한편 상기 전류 센서(350)는 반도체 스위치부(310)와 DC link 플러스단(+)(190) 사이에 배치되어, 상기 반도체 스위치부(310)에서 선로를 통해 부하로 출력되는 배터리 시스템(110)의 출력 전류 크기를 측정할 수 있다. 또는 상기 전류 센서(350)는 상기 배터리 시스템(110)의 충전을 위해 상기 DC link 플러스단(+)(190)으로부터 유입되는 입력 전류의 크기를 측정할 수 있다. Meanwhile, the current sensor 350 is disposed between the semiconductor switch unit 310 and the DC link plus terminal (+) 190 , and the battery system 110 is output from the semiconductor switch unit 310 to a load through a line. can measure the magnitude of the output current. Alternatively, the current sensor 350 may measure the magnitude of the input current flowing from the DC link positive terminal (+) 190 for charging the battery system 110 .
또한 상기 전류 센서(350)는 상기 출력 전류와 입력 전류의 크기를 측정하기 위해, 반도체 스위치부(310)와 DC link 플러스단(+)(190) 사이 뿐만 아니라, 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-)(또는 상기 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-)과 연결된 제2 퓨즈(122))과 DC link 마이너스단(-)(191) 사이에 배치될 수도 있다. In addition, the current sensor 350 measures the magnitude of the output current and the input current, between the semiconductor switch unit 310 and the DC link positive terminal (+) 190 as well as the negative terminal of the battery system 110 . It may be disposed between (-) (or the second fuse 122 connected to the negative terminal (-) of the battery system 110 ) and the negative terminal (-) 191 of the DC link.
그리고 제1 및 제2 게이트 드라이버(341, 342)는, RBMS(210)의 제어에 따라 반도체 스위치부(310)를 구성하는 제1 및 제2 반도체 스위치(311, 312)의 게이트 단자에 각각 게이트 전압을 인가할 수 있다. 이 경우 각 제1 및 제2 반도체 스위치(111, 112)의 문턱 전압을 넘는 게이트 전압이 인가되면, 제1 및 제2 반도체 스위치(111, 112)의 출력단 저항 크기가 입력단보다 작아지고, 이에 따라 제1 및 제2 반도체 스위치(111, 112)의 입력단과 출력단이 도통되어, 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 DC link 플러스단(+)(190)이 전기적으로 연결될 수 있다. The first and second gate drivers 341 and 342 are respectively gated to the gate terminals of the first and second semiconductor switches 311 and 312 constituting the semiconductor switch unit 310 under the control of the RBMS 210 . voltage can be applied. In this case, when a gate voltage exceeding the threshold voltage of each of the first and second semiconductor switches 111 and 112 is applied, the resistance of the output terminals of the first and second semiconductor switches 111 and 112 becomes smaller than that of the input terminals, and accordingly The input terminals and output terminals of the first and second semiconductor switches 111 and 112 are electrically connected, so that the positive terminal (+) of the battery system 110 and the DC link positive terminal (+) 190 are electrically connected.
반면 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버(341, 342)가 기 설정된 문턱 전압보다 낮은 게이트 전압을 제1 및 제2 반도체 스위치(311, 312)의 게이트 단자에 인가하거나, 또는 게이트 전압을 인가하지 않은 경우, 상기 제1 및 제2 반도체 스위치(311, 312)의 출력단 저항 크기는 입력단 저항과 동등하거나 입력단 저항보다 더 클 수 있다. On the other hand, the first and second gate drivers 341 and 342 apply a gate voltage lower than a preset threshold voltage to the gate terminals of the first and second semiconductor switches 311 and 312 or do not apply a gate voltage. In this case, the output terminal resistance of the first and second semiconductor switches 311 and 312 may be equal to or greater than the input terminal resistance.
따라서 제1 및 제2 반도체 스위치(311, 312)의 입력단과 출력단이 도통되지 않을 수 있으며, 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 DC link 플러스단(+)(190)이 전기적으로 분리(절연)되어 연결이 차단될 수 있다. Accordingly, the input and output terminals of the first and second semiconductor switches 311 and 312 may not conduct, and the positive terminal (+) of the battery system 110 and the DC link positive terminal (+) 190 are electrically separated. (isolated) and the connection may be interrupted.
한편 RBMS(210)는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 예로 RBMS(210)는 상기 배터리 시스템(110)의 충/방전 모드 전환을 관리하며, 상기 반도체 회로 차단기(220)를 제어하여 배터리 시스템(110)과 선로 사이를 전기적으로, 또한 물리적으로 연결할 수 있다. Meanwhile, the RBMS 210 may control the overall operation of the battery protection apparatus 200 according to an embodiment of the present invention. For example, the RBMS 210 manages charging/discharging mode switching of the battery system 110, and controls the semiconductor circuit breaker 220 to electrically and physically connect the battery system 110 and the line. have.
보다 자세하게, RBMS(210)는 먼저 제1 및 제2 차단 스위치(231, 232)를 제어하여 배터리 시스템(110)과 선로(DC Link 플러스단(+)(190))를 물리적으로 연결시킬 수 있다. 그리고 RBMS(210)는 각 반도체 스위치들(311, 312)의 게이트 단자에, 기 설정된 문턱 전압 보다 큰 전압을 인가하도록 각 게이트 드라이버(341, 342)를 제어할 수 있다. In more detail, the RBMS 210 may physically connect the battery system 110 and the line (DC Link plus terminal (+) 190) by first controlling the first and second cut-off switches 231 and 232 . . In addition, the RBMS 210 may control each of the gate drivers 341 and 342 to apply a voltage greater than a preset threshold voltage to the gate terminals of each of the semiconductor switches 311 and 312 .
그러면 인가되는 게이트 전압에 의해 각 반도체 스위치(311, 312)의 출력단 저항 크기가 작아지게 되고, 따라서 배터리 시스템(110)과 선로(DC Link 플러스단(+)(190))가 반도체 스위치들(111, 112) 중 적어도 하나를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.Then, the output terminal resistance of each of the semiconductor switches 311 and 312 is reduced by the applied gate voltage, and accordingly, the battery system 110 and the line (DC Link plus terminal (+) 190) are connected to the semiconductor switches 111 , 112) may be electrically connected through at least one of.
이처럼 배터리 시스템(110)과 선로가 물리적, 전기적으로 연결되면, RBMS(210)는 배터리 시스템(110)의 보호를 위해 상기 전류 센서(350)를 통한 전류 모니터링을 수행할 수 있다. As such, when the battery system 110 and the line are physically and electrically connected, the RBMS 210 may perform current monitoring through the current sensor 350 to protect the battery system 110 .
그리고 모니터링 결과 배터리 시스템(110)으로부터 사고 전류가 출력되거나 또는 선로로부터 사고 전류가 유입되는 경우, RBMS(210)는 각 반도체 스위치들(311, 312)의 게이트 단자에, 기 설정된 문턱 전압 보다 낮은 전압을 인가하거나 또는 게이트 전압을 인가하지 않도록 각 게이트 드라이버(341, 342)를 제어할 수 있다. And as a result of monitoring, when the fault current is output from the battery system 110 or the fault current flows from the line, the RBMS 210 is applied to the gate terminal of each of the semiconductor switches 311 and 312 at a voltage lower than a preset threshold voltage. Each of the gate drivers 341 and 342 may be controlled to apply or not to apply a gate voltage.
그러면 각 반도체 스위치(311, 312)의 출력단 저항 크기가 입력단의 저항 크기보다 커지게 되고, 배터리 시스템(110)과 선로(DC Link 플러스단(+)(190))는 전기적으로 연결이 차단될 수 있다. Then, the output terminal resistance of each semiconductor switch 311, 312 becomes larger than the input terminal resistance, and the battery system 110 and the line (DC Link positive terminal (+) 190) may be electrically disconnected. have.
그리고 상기 배터리 시스템(110)과 선로 사이의 전기적 연결이 차단되면, RBMS(210)는 배터리 시스템(110)과 선로(DC Link 플러스단(+)(190)) 사이가 물리적으로 분리되도록, 제1 및 제2 차단 스위치(231, 232)를 제어할 수 있다. 따라서 상기 전류 모니터링 결과 사고 전류가 검출되는 경우 배터리 시스템(110)과 선로 사이가 전기적으로 또한 물리적으로 차단될 수 있다. And when the electrical connection between the battery system 110 and the line is cut off, the RBMS 210 is physically separated between the battery system 110 and the line (DC Link plus terminal (+) 190), the first and second cut-off switches 231 and 232 can be controlled. Accordingly, when a fault current is detected as a result of the current monitoring, the battery system 110 and the line may be electrically and physically cut off.
한편 상기 전기적인 차단은 각 반도체 스위치들(311, 312)의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압을 조절함으로써 이루어질 수 있다. 따라서 사고 전류 발생시 매우 짧은 시간 내에 배터리 시스템(110)과 선로 사이의 연결이 차단될 수 있다. Meanwhile, the electrical blocking may be achieved by adjusting the gate voltage applied to the gate terminals of each of the semiconductor switches 311 and 312 . Therefore, when a fault current occurs, the connection between the battery system 110 and the line may be cut off within a very short time.
이에 따라 반도체 회로 차단기(220)와 배터리 시스템(110)의 플러스단(+) 사이 및 상기 반도체 회로 차단기(220)와 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-) 사이에 배치된 퓨즈(제1 퓨즈(121), 제2 퓨즈(122))가 상기 사고 전류에 의해 용단되기 전에 배터리 시스템(110)과 선로 사이의 연결을 차단할 수 있다. Accordingly, a fuse (first fuse) disposed between the positive terminal (+) of the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system 110 and between the negative terminal (-) of the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system 110 . (121), the second fuse 122) may cut off the connection between the battery system 110 and the line before being blown by the fault current.
따라서 상기 제1 퓨즈(121) 및 제2 퓨즈(122)가 보호될 수 있으며, 사고 전류로 인해 배터리 시스템(110)과 선로 사이의 연결이 차단되는 경우에도 반도체 회로 차단기(220)와 배터리 시스템(110)의 플러스단(+) 사이 및 상기 반도체 회로 차단기(220)와 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-) 사이가 연결된 상태가 유지될 수 있다. Accordingly, the first fuse 121 and the second fuse 122 can be protected, and even when the connection between the battery system 110 and the line is cut off due to a fault current, the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system ( A connection state between the positive terminal (+) of 110 , and the negative terminal (-) of the semiconductor circuit breaker 220 and the battery system 110 may be maintained.
그러므로 선로 또는 배터리 시스템(110)에서의 사고가 수습되어 상기 배터리 시스템(110)과 선로 사이에 흐르는 전류가 복원되는 경우, RBMS(210)가 반도체 회로 차단기(220)의 게이트 드라이버들(341, 342) 및 제1, 제2 차단 스위치(231, 232)를 제어하여, 상기 배터리 시스템(111)과 선로를 다시 연결함으로써, 상기 배터리 시스템(111)과 선로(DC Link 플러스단(+)(190), DC Link 마이너스단(-)(191)) 사이의 연결이 자동으로 복원될 수 있다. Therefore, when an accident in the line or the battery system 110 is corrected and the current flowing between the battery system 110 and the line is restored, the RBMS 210 is the gate drivers 341 and 342 of the semiconductor circuit breaker 220 . ) and the first and second cut-off switches 231 and 232, by reconnecting the battery system 111 and the line, the battery system 111 and the line (DC Link plus terminal (+) 190) , the DC Link minus terminal (-) (191)) can be automatically restored.
한편 상기 전류 센서(350)는 거대자기저항 소자(Giant MagnetoResistance, GMR)를 이용하는 GMR 센서일 수 있다. 상기 GMR 센서는 강자성 박막과 비자성 금속 박막으로 구성된 다층박막 구조에서 수십 %(약 70%)의 자기저항 변화가 일어나는 현상을 이용한 센서로서, 홀(hole) 센서보다 크기가 작고, 또한 홀 센서와 유사하게 비 접촉식으로 전류 크기를 검출할 수 있다. Meanwhile, the current sensor 350 may be a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR). The GMR sensor is a sensor using a phenomenon that a change in magnetoresistance of several tens% (about 70%) occurs in a multilayer thin film structure composed of a ferromagnetic thin film and a nonmagnetic metal thin film. Similarly, it is possible to detect the magnitude of the current in a non-contact manner.
한편 GMR 센서는 큰 자기저항 변화율을 가짐에 따라, 과전류를 검출하는데 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있다는 장점이 있다. 도 4는 GMR 센서의 과전류 검지 성능을 나타낸 그래프이다. Meanwhile, as the GMR sensor has a large magnetoresistance change rate, there is an advantage in that the time required to detect the overcurrent can be greatly reduced. 4 is a graph showing the overcurrent detection performance of the GMR sensor.
도 4를 참조하여 살펴보면, GMR 센서의 경우 과전류 검출에 소요되는 시간이 1.5 로서 무척 짧은 것을 알 수 있다. 이와 같이 GMR 센서의 경우 과전류를 검출하는 시간이 매우 짧으므로, 홀 센서에 비하여 보다 우수한 전류 검출 성능을 가진다. 뿐만 아니라 홀 센서와 같이 비접촉식으로 전류를 측정할 수 있으므로, 선로에 의한 잡음(noise)의 영향을 줄일 수 있다는 장점이 있다. Referring to FIG. 4 , in the case of the GMR sensor, it can be seen that the time required to detect the overcurrent is very short as 1.5. As described above, in the case of the GMR sensor, since the time for detecting the overcurrent is very short, it has better current detection performance than the Hall sensor. In addition, since the current can be measured in a non-contact manner like a Hall sensor, there is an advantage in that the influence of noise caused by the line can be reduced.
한편 상술한 설명과 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)는 기존의 MCCB와 같은 기계식 배선용 차단기 대신에, MOSFET과 같은 전력용 반도체를 구비하는 반도체 회로 차단기(220)를 이용하여 배터리 시스템(110)과 선로 사이의 회로 연결을 제어할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치(200)의 제어부, 즉 RBMS(210)는 상기 반도체 회로 차단기(220)의 제어 기능을 수행할 수 있다. Meanwhile, as described above, the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention uses a semiconductor circuit breaker 220 including a power semiconductor such as a MOSFET instead of a mechanical wiring breaker such as a conventional MCCB. A circuit connection between the battery system 110 and the line may be controlled. Therefore, the controller of the battery protection device 200 according to an embodiment of the present invention, that is, the RBMS 210 may perform a control function of the semiconductor circuit breaker 220 .
도 5는 이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 보호 장치에 구비된 RBMS(210)가 반도체 회로 차단기(220)를 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating an operation process in which the RBMS 210 provided in the battery protection device according to an embodiment of the present invention controls the semiconductor circuit breaker 220 as described above.
도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 RBMS(210)는 전력변환장치(PCS) 등의 구동에 의해, 배터리 시스템(110)을 방전 모드 또는 충전 모드로 구동할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the RBMS 210 according to an embodiment of the present invention may drive the battery system 110 in a discharging mode or a charging mode by driving a power converter (PCS) or the like.
그러면 RBMS(210)는 먼저 제1 차단 스위치(231) 및 제2 차단 스위치(232)를 제어하여 배터리 시스템(110)과 선로(DC link 플러스단(+)(190), DC Link 마이너스단(-)(191))를 물리적으로 연결시킬 수 있다(S500). Then, the RBMS 210 first controls the first cut-off switch 231 and the second cut-off switch 232 to control the battery system 110 and the line (DC link positive terminal (+) 190, DC Link negative terminal (-) ) ( 191 )) can be physically connected ( S500 ).
그리고 제1 및 제2 반도체 스위치(311, 312) 중 적어도 하나의 게이트 단자에 기 설정된 문턱 전압 이상의 게이트 전압이 인가되도록, 제1 게이트 드라이버(341)와 제2 게이트 드라이버(342) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다(S502). and at least one of the first gate driver 341 and the second gate driver 342 so that a gate voltage equal to or greater than a predetermined threshold voltage is applied to at least one gate terminal of the first and second semiconductor switches 311 and 312 . can be controlled (S502).
이에 따라 상기 배터리 시스템(110)과 선로(DC link 플러스단(+)(190), DC Link 마이너스단(-)(191))는 물리적 뿐만 아니라 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 시스템(110)에서 출력되는 전류가 상기 선로를 통해 부하로 공급되거나(방전 모드로 동작하는 경우), 또는 상기 선로를 통해 유입되는 전류가 상기 배터리 시스템(110)으로 입력되어 배터리 랙(111)을 형성하는 배터리들의 충전을 수행할 수 있다(충전 모드로 동작하는 경우). Accordingly, the battery system 110 and the line (DC link positive terminal (+) 190, DC Link negative terminal (-) 191) are physically and electrically connected, and output from the battery system 110 The current being supplied to the load through the line (when operating in the discharge mode), or the current flowing through the line is input to the battery system 110 to charge the batteries forming the battery rack 111 It can be done (when operating in charging mode).
한편 상기 S500 단계와 S502 단계를 통해 상기 배터리 시스템(110)과 선로가 연결되면, RBMS(210)는 전류 센서(350)를 통해 상기 배터리 시스템(110)으로부터 기 설정된 정격 전류 크기를 초과하는 과전류가 출력되거나, 또는 선로로부터 상기 정격 전류 크기를 초과하는 과전류가 유입되는지 여부를 검출할 수 있다. On the other hand, when the line is connected to the battery system 110 through the steps S500 and S502, the RBMS 210 has an overcurrent exceeding the preset rated current from the battery system 110 through the current sensor 350. It is possible to detect whether an overcurrent exceeding the rated current is outputted from the line or from the line.
즉, RBMS(210)는 전류 센서(350)를 통해, 현재 연결된 배터리 시스템(110)과 선로 사이에 흐르는 전류가 과전류인지 여부를 검출할 수 있다(S504). That is, the RBMS 210 may detect whether the current flowing between the currently connected battery system 110 and the line is an overcurrent through the current sensor 350 ( S504 ).
상기 검출 결과, 과전류가 검출되지 않은 경우라면, RBMS(210)는 현재 배터리 시스템(110)과 선로가 연결된 상태를 그대로 유지 및, 과전류를 검출하는 상태를 그대로 유지할 수 있다. As a result of the detection, if no overcurrent is detected, the RBMS 210 may maintain a state in which the current battery system 110 and the line are connected as it is, and may maintain a state in which the overcurrent is detected.
반면 과전류가 검출되는 경우라면 RBMS(210)는 제1 게이트 드라이버(341)와 제2 게이트 드라이버(342) 중 적어도 하나를 제어하여 제1 및 제2 반도체 스위치(311, 312) 중 적어도 하나의 게이트 단자에 기 설정된 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하거나 또는 게이트 전압을 인가하지 않을 수 있다(S506). On the other hand, when an overcurrent is detected, the RBMS 210 controls at least one of the first gate driver 341 and the second gate driver 342 to control the gate of at least one of the first and second semiconductor switches 311 and 312 . A gate voltage less than a preset threshold voltage may be applied to the terminal, or a gate voltage may not be applied (S506).
이 경우 상기 RBMS(210)는 제1 게이트 드라이버(341)와 제2 게이트 드라이버(342) 모두가 상기 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하거나 또는 게이트 전압을 인가하지 않도록 제어할 수 있다. In this case, the RBMS 210 may control both the first gate driver 341 and the second gate driver 342 to apply a gate voltage less than the threshold voltage or not to apply a gate voltage.
또는 상기 RBMS(210)는 현재 배터리 보호 장치(200)의 구동 모드에 따라 상기 제1 게이트 드라이버(341)와 제2 게이트 드라이버(342) 중 어느 하나만 상기 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하거나 또는 게이트 전압을 인가하지 않도록 제어할 수도 있다. Alternatively, the RBMS 210 applies a gate voltage less than the threshold voltage to either one of the first gate driver 341 and the second gate driver 342 according to the current driving mode of the battery protection device 200 , or It is also possible to control so that no voltage is applied.
일 예로 현재 배터리 보호 장치(200)가 방전 모드로 동작하는 경우, RBMS(210)는 제1 게이트 드라이버(341)만 제어할 수 있다. 이 경우 제2 반도체 스위치(312)의 게이트 단자에는 여전히 문턱 전압 이상의 게이트 전압이 인가되므로, 상기 제2 반도체 스위치(312)의 입력단과 출력단은 전기적으로 도통된 상태가 유지된다. For example, when the current battery protection device 200 operates in the discharge mode, the RBMS 210 may control only the first gate driver 341 . In this case, since a gate voltage equal to or greater than the threshold voltage is still applied to the gate terminal of the second semiconductor switch 312 , the input terminal and the output terminal of the second semiconductor switch 312 are maintained in an electrically conductive state.
반면, 제1 반도체 스위치(311)의 게이트 단자에는 문턱 전압 미만의 게이트 전압이 인가되거나 게이트 전압이 인가되지 않으므로, 상기 제1 반도체 스위치(311)의 입력단과 출력단은 전기적으로 절연될 수 있다. On the other hand, since a gate voltage less than a threshold voltage or a gate voltage is not applied to the gate terminal of the first semiconductor switch 311 , an input terminal and an output terminal of the first semiconductor switch 311 may be electrically insulated.
한편 제1 반도체 스위치(311)의 소스 단자와 드레인 단자 사이에는 제1 다이오드(321)가 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)으로부터 DC Link 플러스단(+)(190)으로의 전류 흐름과 역방향으로 배치된다. On the other hand, between the source terminal and the drain terminal of the first semiconductor switch 311, the first diode 321 is the current flow from the positive terminal (+) of the battery system 110 to the DC Link positive terminal (+) 190 and placed in the reverse direction.
따라서 회로 차단 시 상기 제1 반도체 스위치(311)의 드레인 단자에서 소스 단자로 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 DC Link 플러스단(+)(190)이 전기적으로 절연될 수 있다. Accordingly, it is possible to prevent current from flowing from the drain terminal of the first semiconductor switch 311 to the source terminal when the circuit is cut off. Accordingly, the positive terminal (+) and the DC Link positive terminal (+) 190 of the battery system 110 may be electrically insulated.
한편 현재 배터리 보호 장치(200)가 충전 모드로 동작하는 경우, RBMS(210)는 제2 게이트 드라이버(342)만 제어할 수 있다. 이 경우 제1 반도체 스위치(311)의 게이트 단자에는 여전히 문턱 전압 이상의 게이트 전압이 인가되므로, 상기 제1 반도체 스위치(311)의 입력단과 출력단은 전기적으로 도통된 상태가 유지된다. Meanwhile, when the current battery protection device 200 operates in the charging mode, the RBMS 210 may control only the second gate driver 342 . In this case, since a gate voltage equal to or greater than the threshold voltage is still applied to the gate terminal of the first semiconductor switch 311 , the input terminal and the output terminal of the first semiconductor switch 311 are maintained in an electrically conductive state.
반면, 제2 반도체 스위치(312)의 게이트 단자에는 문턱 전압 미만의 게이트 전압이 인가되거나 게이트 전압이 인가되지 않으므로, 상기 제2 반도체 스위치(312)의 입력단과 출력단은 전기적으로 절연될 수 있다. On the other hand, since a gate voltage less than a threshold voltage or a gate voltage is not applied to the gate terminal of the second semiconductor switch 312 , an input terminal and an output terminal of the second semiconductor switch 312 may be electrically insulated.
한편 제2 반도체 스위치(312)의 소스 단자와 드레인 단자 사이에는 제2 다이오드(322)가 DC Link 플러스단(+)(190)으로부터 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)으로의 전류 흐름과 역방향으로 배치된다. On the other hand, between the source terminal and the drain terminal of the second semiconductor switch 312, a second diode 322 is connected to the current flow from the DC Link positive terminal (+) 190 to the positive terminal (+) of the battery system 110 and placed in the reverse direction.
따라서 회로 차단 시 상기 제2 반도체 스위치(312)의 드레인 단자에서 소스 단자로 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라 DC Link 플러스단(+)(190)과 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)이 전기적으로 절연될 수 있다. Accordingly, it is possible to prevent current from flowing from the drain terminal of the second semiconductor switch 312 to the source terminal when the circuit is cut off. Accordingly, the DC Link positive terminal (+) 190 and the positive terminal (+) of the battery system 110 may be electrically insulated.
한편 상기 S506 단계에서 적어도 하나의 게이트 드라이버를 제어하여 배터리 시스템(110)과 선로가 전기적으로 절연되면, RBMS(210)는 제1 및 제2 차단 스위치(231, 232)를 제어하여 배터리 시스템(110)의 플러스단(+)과 DC Link 플러스단(+)(190) 사이 및, 배터리 시스템(110)의 마이너스단(-)과 DC Link 마이너스단(-)(191) 사이를 물리적으로 절연할 수 있다(S508). Meanwhile, when at least one gate driver is controlled in step S506 to electrically insulate the battery system 110 from the line, the RBMS 210 controls the first and second cut-off switches 231 and 232 to control the battery system 110 . ) between the positive terminal (+) and the DC Link positive terminal (+) (190) and between the negative terminal (-) of the battery system 110 and the DC Link negative terminal (-) (191) can be physically insulated. There is (S508).
이에 따라 배터리 시스템(110) 또는 선로로부터 과전류, 즉 사고 전류가 발생 시 RBMS(210)의 제어에 따라 반도체 회로 차단기(220)는 배터리 시스템(110)을 선로로부터 전기적 및 물리적으로 차단할 수 있다. Accordingly, when an overcurrent, that is, an accident current, occurs from the battery system 110 or the line, the semiconductor circuit breaker 220 may electrically and physically block the battery system 110 from the line under the control of the RBMS 210 .
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. The present invention described above can be implemented as computer-readable code on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (eg, transmission over the Internet) that includes implementation in the form of.
따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (15)

  1. 배터리 시스템과 선로 사이를 연결하는 배터리 보호 장치(Battery Protection Unit, BPU)에 있어서, In the battery protection unit (BPU) connecting between the battery system and the line,
    상기 배터리 시스템과 선로 사이에 배치되며, 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압에 따라 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 전기적으로 연결하거나 절연시키는 반도체 스위치를 포함하는 반도체 회로 차단기;a semiconductor circuit breaker disposed between the battery system and the line and including a semiconductor switch electrically connecting or insulating between the battery system and the line according to a gate voltage applied to a gate terminal;
    상기 반도체 회로 차단기와 선로 사이를 물리적으로 연결하거나 또는 분리시키는 차단 스위치; 및,a cut-off switch for physically connecting or separating the semiconductor circuit breaker and the line; and,
    상기 배터리 시스템이 상기 선로에 연결되면, 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류를 센싱한 결과에 따라, 상기 게이트 전압을 인가하는 게이트 드라이버를 제어하여 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하고, 상기 차단 스위치를 제어하여 상기 반도체 회로 차단기를 물리적으로 상기 선로로부터 분리시키는 랙 배터리 관리 시스템(Rack Battery Management System, RBMS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.When the battery system is connected to the line, according to a result of sensing a current flowing between the battery system and the line, a gate driver that applies the gate voltage is controlled to insulate between the battery system and the line, and the cut-off switch Battery protection device comprising a rack battery management system (Rack Battery Management System, RBMS) to physically separate the semiconductor circuit breaker from the line by controlling the.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 반도체 회로 차단기는, The semiconductor circuit breaker is
    상기 배터리 시스템으로부터 상기 선로로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제1 반도체 스위치;a first semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed so as to form a current flow from the battery system to the line;
    상기 제1 반도체 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 선로로부터 상기 배터리 시스템으로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제2 반도체 스위치; 및,a second semiconductor switch connected in series with the first semiconductor switch, the second semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed to form a current flow from the line to the battery system; and,
    상기 랙 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 제1 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제1 게이트 드라이버와, 상기 제2 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제2 게이트 드라이버를 포함하며, A first gate driver for applying a gate voltage to the gate terminal of the first semiconductor switch under the control of the rack battery management system, and a second gate driver for applying a gate voltage to the gate terminal of the second semiconductor switch and
    상기 랙 배터리 관리 시스템은, The rack battery management system,
    상기 반도체 회로 차단기를 통해 상기 배터리 시스템이 상기 선로에 물리적으로 연결되는 경우, 기 설정된 전압을 가지는 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버 중 적어도 하나를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.When the battery system is physically connected to the line through the semiconductor circuit breaker, by controlling at least one of the first and second gate drivers to apply a gate voltage having a preset voltage, between the battery system and the line Battery protection device, characterized in that for electrically connecting.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 랙 배터리 관리 시스템은, The rack battery management system,
    상기 배터리 시스템으로부터 전류가 출력되는 방전 모드 또는 상기 선로로부터 상기 배터리 시스템이 전류를 공급받는 충전 모드 중 어느 하나로 동작하도록 상기 배터리 시스템을 제어하고,controlling the battery system to operate in either a discharging mode in which current is output from the battery system or a charging mode in which the battery system is supplied with current from the line,
    상기 전류 센싱 결과에 따라, 상기 기 설정된 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버 중 어느 하나의 게이트 드라이버를 제어하며, controlling one of the first and second gate drivers to apply a gate voltage less than the preset voltage according to the current sensing result,
    상기 전류 센싱 결과에 따라 게이트 전압이 제어되는 어느 하나의 게이트 드라이버는, Any one of the gate drivers whose gate voltage is controlled according to the current sensing result,
    상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라 서로 달라지는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.Battery protection device, characterized in that it differs depending on the operation mode of the battery system.
  4. 제3항에 있어서, 상기 랙 배터리 관리 시스템은, According to claim 3, The rack battery management system,
    상기 배터리 시스템이 방전 모드인 경우, 상기 기 설정된 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 게이트 드라이버를 제어하며, when the battery system is in a discharging mode, controlling the first gate driver to apply a gate voltage less than the preset voltage;
    상기 배터리 시스템이 충전 모드인 경우, 상기 기 설정된 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제2 게이트 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.and controlling the second gate driver to apply a gate voltage less than the preset voltage when the battery system is in the charging mode.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 반도체 스위치는, The method of claim 2, wherein the first and second semiconductor switches,
    소스(source) 단자와 드레인(drain) 단자가 서로 반대 방향으로 배치되는 N channel MOSFET 소자로 이루어지며, It consists of an N-channel MOSFET device in which a source terminal and a drain terminal are disposed in opposite directions to each other,
    상기 N channel MOSFET 소자의 전류 흐름과 역방향으로 배치되는 다이오드를 각각 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.Battery protection device, characterized in that it is formed to include a diode disposed in the opposite direction to the current flow of the N-channel MOSFET device, respectively.
  6. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 반도체 회로 차단기는, The semiconductor circuit breaker is
    상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센서를 포함하며, A current sensor for sensing the current flowing between the battery system and the line,
    상기 전류 센서는, The current sensor is
    거대자기저항 소자(Giant MagnetoResistance, GMR)를 이용하는 GMR 센서임을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.A battery protection device, characterized in that it is a GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR).
  7. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 배터리 시스템의 플러스단(+)과 마이너스단(-)은, 각각 퓨즈를 경유하여 상기 반도체 스위치와 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.The positive terminal (+) and the negative terminal (-) of the battery system are respectively connected to the semiconductor switch via a fuse.
  8. 제2항에 있어서, 상기 기 설정된 전압은, The method of claim 2, wherein the preset voltage is
    상기 제1 반도체 스위치 또는 제2 반도체 스위치의 입력단과 출력단을 도통시키기 위한 문턱 전압임을 특징으로 하는 배터리 보호 장치.The battery protection device, characterized in that it is a threshold voltage for conducting an input terminal and an output terminal of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch.
  9. 배터리 시스템과 선로 사이를 연결하는 반도체 회로 차단기를 포함하는 배터리 보호 장치(Battery Protection Unit, BPU)의 제어 방법에 있어서, In the control method of a battery protection unit (BPU) comprising a semiconductor circuit breaker connecting between the battery system and the line,
    상기 배터리 보호 장치의 랙 배터리 관리 시스템(Rack Battery Management System, RBMS)이, 상기 반도체 회로 차단기와 선로 사이에 배치된 차단 스위치를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 상기 선로 사이를 물리적으로 연결하는 단계;Step, by the rack battery management system (Rack Battery Management System, RBMS) of the battery protection device, by controlling a cut-off switch disposed between the semiconductor circuit breaker and the line, physically connecting the battery system and the line;
    상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 반도체 회로 차단기에 구비되는 반도체 스위치를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 상기 선로 사이를 전기적으로 연결하는 단계;The rack battery management system, by controlling a semiconductor switch provided in the semiconductor circuit breaker, and electrically connecting the battery system and the line;
    상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류로부터, 기 설정된 크기 이상의 과전류를 검출하는 단계;The rack battery management system, from the current flowing between the battery system and the line, detecting an overcurrent of a preset size or more;
    상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 검출 결과에 따라 상기 반도체 스위치에 게이트 전압을 인가하는 게이트 드라이버를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하는 단계; 및, Insulating, by the rack battery management system, between the battery system and the line by controlling a gate driver that applies a gate voltage to the semiconductor switch according to the detection result; and,
    상기 랙 배터리 관리 시스템이, 상기 차단 스위치를 제어하여 상기 반도체 회로 차단기를 물리적으로 상기 선로로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.The rack battery management system, the control method of the battery protection device comprising the step of physically separating the semiconductor circuit breaker from the line by controlling the cut-off switch.
  10. 제9항에 있어서, 상기 반도체 회로 차단기는, 10. The method of claim 9, wherein the semiconductor circuit breaker,
    상기 배터리 시스템으로부터 상기 선로로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제1 반도체 스위치;a first semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed so as to form a current flow from the battery system to the line;
    상기 제1 반도체 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 선로로부터 상기 배터리 시스템으로 전류 흐름이 형성되도록 소스 단자와 드레인 단자가 배치된 제2 반도체 스위치; 및,a second semiconductor switch connected in series with the first semiconductor switch, the second semiconductor switch having a source terminal and a drain terminal disposed to form a current flow from the line to the battery system; and,
    상기 랙 배터리 관리 시스템의 제어에 따라, 상기 제1 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제1 게이트 드라이버와, 상기 제2 반도체 스위치의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 제2 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.A first gate driver for applying a gate voltage to the gate terminal of the first semiconductor switch under the control of the rack battery management system, and a second gate driver for applying a gate voltage to the gate terminal of the second semiconductor switch Control method of the battery protection device, characterized in that.
  11. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 배터리 시스템과 상기 선로 사이를 전기적으로 연결하는 단계는, The step of electrically connecting between the battery system and the line comprises:
    상기 배터리 시스템을 방전 모드 또는 충전 모드 중 어느 하나의 동작 모드로 구동하는 단계; 및, driving the battery system in any one of a discharging mode and a charging mode; and,
    상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라 기 설정된 문턱 전압 이상의 게이트 전압을 인가하도록, 상기 제1 및 제2 게이트 드라이버 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.and controlling at least one of the first and second gate drivers to apply a gate voltage equal to or higher than a preset threshold voltage according to an operation mode of the battery system.
  12. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11,
    상기 게이트 드라이버를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하는 단계는, Insulating between the battery system and the line by controlling the gate driver comprises:
    상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라, 기 설정된 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 서로 다른 게이트 드라이버를 제어하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.and controlling different gate drivers to apply a gate voltage less than a preset threshold voltage according to an operation mode of the battery system.
  13. 제12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 배터리 시스템의 동작 모드에 따라, 서로 다른 게이트 드라이버를 제어하는 단계는, Controlling different gate drivers according to the operation mode of the battery system includes:
    상기 배터리 시스템이 방전 모드로 구동하는 경우, 상기 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제1 게이트 드라이버를 제어하는 단계; 및,controlling the first gate driver to apply a gate voltage less than the threshold voltage when the battery system is driven in a discharging mode; and,
    상기 배터리 시스템이 충전 모드로 구동하는 경우, 상기 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 상기 제2 게이트 드라이버를 제어하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.and controlling the second gate driver to apply a gate voltage less than the threshold voltage when the battery system is driven in the charging mode.
  14. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 게이트 드라이버를 제어하여, 상기 배터리 시스템과 선로 사이를 절연하는 단계는, Insulating between the battery system and the line by controlling the gate driver comprises:
    상기 제1 게이트 드라이버와 상기 제2 게이트 드라이버 모두를, 기 설정된 문턱 전압 미만의 게이트 전압을 인가하도록 제어하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.and controlling both the first gate driver and the second gate driver to apply a gate voltage less than a preset threshold voltage.
  15. 제9항에 있어서, 상기 반도체 회로 차단기는, 10. The method of claim 9, wherein the semiconductor circuit breaker,
    거대자기저항 소자(Giant MagnetoResistance, GMR)를 이용하는 GMR 센서를 전류 센서로 포함하며, A GMR sensor using a Giant MagnetoResistance (GMR) is included as a current sensor,
    상기 과전류를 검출하는 단계는, Detecting the overcurrent comprises:
    상기 GMR 센서를 통해 상기 배터리 시스템과 선로 사이에 흐르는 전류로부터 상기 과전류를 검출하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 보호 장치의 제어 방법.The control method of the battery protection device, characterized in that the step of detecting the overcurrent from the current flowing between the battery system and the line through the GMR sensor.
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